超级电容器电极结构设计与仿真-杜成文

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毕业设计(论文)题目超级电容器电极结构设计与仿真

学生姓名杜成文学号**********

专业机械设计制造机器自动化班级20111056

指导教师吴海华教授

评阅教师

完成日期年月日

学位论文原创性声明

本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。(宋体小4号)

作者签名:年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定,同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于

1、保密□,在_________年解密后适用本授权书。

2、不保密□。

(请在以上相应方框内打“√”)

作者签名:年月日

导师签名:年月日

超级电容器电极结构设计与仿真

学生:杜成文

指导老师:吴海华

三峡大学机械与动力学院

摘要:超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型的储能装置。作为一种新型的储能装置,超级电容器具有储能密度高、充电放电速度快、循环寿命长、体积小、对环境的污染很小等优点。但由于较低的能量密度制约了超级电容器的进一步应用,而提高能量密度已成为其进一步发展所以面临的挑战。超级电容器电极结构是直接影响其能量密度因素之一。本文主要对不同结构的电极对电容器能量密度的影响进行探讨,并进行对电极结构的设计,利用ANSYS有限元分析软件对不同结构的电极所产生的电场和电势进行模拟分析,分析超级电容器电极结构与性能的关系,完成电极结构参数对场强强度影响的分析,为实现高能量密度的超级电容器提供依据。

关键词:超级电容器电极结构电场模拟ANSYS仿真

Abstract: the super capacitor is a new energy storage device between the traditional capacitor and the rechargeable battery.As a new energy storage device, the super capacitor has the advantages of high energy storage density, fast charge discharge, long cycling life, small size and little pollution to the environment.. However, due to the low energy density, the further application of the super capacitor is restricted, and the energy density has become the challenge to further develop.. The electrode structure of the super capacitor is one of the factors that affect the energy density of the electrode structure.. This paper mainly for different structures of electrode on the energy density of the capacitor effect are discussed, and the electrode structure design, using the ANSYS finite element analysis software produced by the different structures of electrode potential and electric field is simulated and analyzed, analysis of structure and performance relationship and to fulfill the electrode structure parameters and its influence on the strength of analysis, for the realization of the high energy density of super capacitor provides the basis for super capacitor electrode.

Keywords:Supercapacitors Electorde structure Electric field simulation

ANSYS simulation

目录

摘要 (1)

Abstract (1)

前言 (3)

1.超级电容器的概述 (4)

1.1超级电容器的结构和工作原理 (4)

1.1.1超级电容器的基本结构 (4)

1.1.2超级电容器工作原理 (5)

1.2超级电容器的发展和特点及其应用 (6)

1.2.1超级电容器的发展 (6)

1.2.2超级电容器的特点 (7)

1.2.3超级电容器的应用 (8)

1.3超级电容器的电极结构 (9)

1.3.1梳齿状微型电极 (10)

1.3.2片状微型电极 (10)

1.3.3柱状微型电极 (11)

1.4本章小结 (11)

2.三维微型电极结构的设计 (12)

2.1电极结构对电容器性能的影响 (12)

2.2三维微电极设计 (13)

2.3三维微型电极阵列的静电场模拟分析 (16)

2.4电场均匀性比较 (23)

2.5本章小结 (24)

3.电极结构参数对电场影响分析 (25)

3.1电极间距对电场强度影响 (25)

3.2电极尺寸对电场强度影响 (27)

3.3电极高度对电场强度影响 (30)

3.4本章小结 (30)

总结 ................................................................................................... 错误!未定义书签。致谢 .. (33)

参考文献 (34)