鋰離子電池的優(yōu)勢和規(guī)劃挑戰(zhàn)
來源：寶鄂實業(yè)
2020-03-31 19:29
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采用集總模型對鋰離子電池參數(shù)進行了估計
鋰可用于多種用途，但它在電池中的應(yīng)用可能是最引人注目的。鋰離子電池可用于電動車、儲能系統(tǒng)等。當(dāng)鋰離子電池在這些領(lǐng)域使用時，重要的是工程師首先要進行電化學(xué)分析，以確保其性能符合預(yù)期。當(dāng)電池是由第三方制造時，可能會有一個問題:制造商不會向工程師透露有關(guān)鋰離子電池的重要信息(如內(nèi)部結(jié)構(gòu))。讓我們看看集中模型預(yù)算的鋰離子電池參數(shù)。
鋰離子電池的優(yōu)勢和規(guī)劃挑戰(zhàn)
鋰是元素周期表中的第三種元素，具有許多特殊性質(zhì)。可與碳酸鹽類藥物合用作為心境穩(wěn)定劑，是治療浮躁的有效藥物。當(dāng)加熱時，它會產(chǎn)生紅色，這有助于給煙花上色。鋰是元素周期表上最輕的金屬，當(dāng)閃電對計劃(如太空旅行和飛機)很重要時，這是一個有用的特性。鋰也是一種很好的電池材料:除了重量輕之外，它還具有很高的電化學(xué)勢和能量密度。
鋰離子電池在20世紀(jì)70年代被首次提出，并在90年代得到發(fā)展，是最受歡迎的可充電電池之一，用于以下用途:
手機和平板電腦等移動設(shè)備
太陽能儲存系統(tǒng)
電動汽車
鋰離子電池可以用于移動電話。
在鋰離子電池應(yīng)用于移動電話和其他設(shè)備之前，它們需要進行電和熱測試。然而,這可能是困難的,電池,通常從第三方公司收購這些公司通常不提供詳細(xì)信息電池內(nèi)部結(jié)構(gòu),電極的厚度,例如,特定化學(xué)成分的大小和電極材料,等等,和電池工程師需要了解的信息,為了分析和規(guī)劃電池及其導(dǎo)熱系統(tǒng)。工程師可能感興趣的數(shù)據(jù)包括開路電壓隨充電狀態(tài)(SOC)的變化;傳輸特性(例如，分散性和導(dǎo)電性);以及由于不同類型的過電位(包括激活、濃度和歐姆過電位)所造成的潛在損失。
為了規(guī)劃一個可以用于給定設(shè)備的電池系統(tǒng)，工程師可以使用一個集總模型，通過COMSOL多物理場仿真軟件及其附加的優(yōu)化模塊來估計參數(shù)，然后在給定的工作范圍內(nèi)提供可靠的猜測。在集總模型中，當(dāng)電池系統(tǒng)集成到設(shè)備中時，將會有幾個集總參數(shù)，通過這些參數(shù)可以有效地獲得猜測電氣功能所需的信息，并進行具體的熱分析。
創(chuàng)建一個集總鋰離子電池模型
時變集總電池模型的參數(shù)估計由兩部分組成:
建立并求解了電池的集總模型
對鋰離子電池的參數(shù)進行預(yù)算
電極中的傳輸和響應(yīng)過程可以用一個集總色散-響應(yīng)方程來描述。這就是所謂的“單粒子”模型，與傳統(tǒng)的分析模型相比，大大減少了會計資源。其他損失，如激活和歐姆損失也考慮在內(nèi)。集總電池接口，可根據(jù)測量的充放電周期計算電池電壓變化。集總模型描述了傳質(zhì)、電荷轉(zhuǎn)移和歐姆損耗如何僅通過幾個集總參數(shù)影響電池的潛在損耗。
