锂离子电池的优势和规划挑战
来源：宝鄂实业
2020-03-31 19:29
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采用集总模型对锂离子电池参数进行了估计
锂可用于多种用途，但它在电池中的应用可能是最引人注目的。锂离子电池可用于电动车、储能系统等。当锂离子电池在这些领域使用时，重要的是工程师首先要进行电化学分析，以确保其性能符合预期。当电池是由第三方制造时，可能会有一个问题:制造商不会向工程师透露有关锂离子电池的重要信息(如内部结构)。让我们看看集中模型预算的锂离子电池参数。
锂离子电池的优势和规划挑战
锂是元素周期表中的第三种元素，具有许多特殊性质。可与碳酸盐类药物合用作为心境稳定剂，是治疗浮躁的有效药物。当加热时，它会产生红色，这有助于给烟花上色。锂是元素周期表上最轻的金属，当闪电对计划(如太空旅行和飞机)很重要时，这是一个有用的特性。锂也是一种很好的电池材料:除了重量轻之外，它还具有很高的电化学势和能量密度。
锂离子电池在20世纪70年代被首次提出，并在90年代得到发展，是最受欢迎的可充电电池之一，用于以下用途:
手机和平板电脑等移动设备
太阳能储存系统
电动汽车
锂离子电池可以用于移动电话。
在锂离子电池应用于移动电话和其他设备之前，它们需要进行电和热测试。然而,这可能是困难的,电池,通常从第三方公司收购这些公司通常不提供详细信息电池内部结构,电极的厚度,例如,特定化学成分的大小和电极材料,等等,和电池工程师需要了解的信息,为了分析和规划电池及其导热系统。工程师可能感兴趣的数据包括开路电压随充电状态(SOC)的变化;传输特性(例如，分散性和导电性);以及由于不同类型的过电位(包括激活、浓度和欧姆过电位)所造成的潜在损失。
为了规划一个可以用于给定设备的电池系统，工程师可以使用一个集总模型，通过COMSOL多物理场仿真软件及其附加的优化模块来估计参数，然后在给定的工作范围内提供可靠的猜测。在集总模型中，当电池系统集成到设备中时，将会有几个集总参数，通过这些参数可以有效地获得猜测电气功能所需的信息，并进行具体的热分析。
创建一个集总锂离子电池模型
时变集总电池模型的参数估计由两部分组成:
建立并求解了电池的集总模型
对锂离子电池的参数进行预算
电极中的传输和响应过程可以用一个集总色散-响应方程来描述。这就是所谓的“单粒子”模型，与传统的分析模型相比，大大减少了会计资源。其他损失，如激活和欧姆损失也考虑在内。集总电池接口，可根据测量的充放电周期计算电池电压变化。集总模型描述了传质、电荷转移和欧姆损耗如何仅通过几个集总参数影响电池的潜在损耗。
