울트라커패시터의 scale-up을 위한 전기적 및 열적 거동 모델링
Electrical and thermal modeling for the scale-up of an Ultracapacitor
- 주제(키워드) 울트라커패시터 , 모델링
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 신치범
- 발행년도 2017
- 학위수여년월 2017. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000024469
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
슈퍼커패시터(superc apacitor)라고 불리는 울트라커패시터(UC)는 충·방전 시간 조절이 쉬우며, 긴 수명, 비메모리효과, 높은 출력, 저가 및 탁월한 안전성을 가지고 있기 때문에 에너지저장시스템(ESS)의 새로운 이슈로 떠오르고 있다. 이 때문에 많은 연구자들이 UC의 전기적 및 열적 거동을 예측하는 모델을 연구하고 있다. 하지만 ESS에 사용되는 UC는 다양한 용량으로 제조되고 있으며, 용량이 바뀌게 되면 전기적 및 열적 거동이 달라지고 모델에 사용되는 매개변수도 달라진다. 이로 인해 UC의 연구에 불필요한 인력과 자금이 투입되고 있다. UC의 효율적인 연구를 위해 UC 용량이 UC의 성능에 미치는 영향에 대한 모델링 연구가 필요하다. 본 연구에서는 ㈜ LSMtron이 제작한 2.7V/650F, 2.7V/1500F, 2.7V/3000F UC를 사용하여 UC 용량에 따라 바뀌는 전기적 및 열적 거동을 예측할 수 있는 scale-up 모델을 제안하였다. UC의 전기적 거동을 예측하기 위해 Three-branch circuit model을 사용하였으며, UC의 열적 거동을 예측하기 위해 내부에서의 전도와 외부에서의 대류를 0차원로 모델에 적용하였다. Scale-up 모델을 제안하기 위해 동일한 재료 및 공정을 거친 전극을 사용한 UC를 이용하였으며, UC의 실측 용량과 전극의 면적을 통해 매개변수를 예측하였다. 또한, 다양한 용량의 UC 실험 결과와 모델링 결과를 비교하여 모델의 정확도를 검증 하였다.
more목차
제 1장 서론
1.1 2차 전지
1.2 울트라커패시터(Ultracapacitor)
1.3 연구 목적
제 2장 울트라커패시터 실험
2.1 충·방전 실험
2.1.1 온도에 따른 내부 저항 변화 실험
2.2 충전·휴식·방전 실험
2.3 연속 충·방전 실험
제 3장 수학적 모델
3.1 울트라커패시터 셀의 구조
3.2 울트라커패시터의 전기적 거동 모델
3.2.1 Three-branch circuit 모델
3.2.2 1st branch의 매개변수
3.2.3 2nd branch와 3rd branch의 매개변수
3.3 울트라커패시터의 열적 거동 모델
3.4 전기적 거동 및 열적 거동의 scale-up 모델
3.4.1 1st branch의 커패시턴스와 실측 용량과의 관계
3.4.2 1st branch의 저항과 전극 면적의 관계
3.4.3 2nd branch와 3rd branch의 매개변수와 실측 용량에 따른 관계
3.4.4 열적 거동과 제조 용량의 관계
제 4장 결과
4.1 충전∙휴식∙방전 모델링 결과
4.2 연속 충∙방전 모델링 결과
제 5장 결론
참고문헌
Abstract
