锂离子电池设计

通过仿真锂离子电池设计

2019年4月11日

充电耐久性充电的理想然而然而然而,在充电。时时时时时,较放电时,较较放电时时时时高高高高高高的的的充电速率速率常会会导致导致导致活性活性活性电极材料材料中的电流电流分布均匀均匀即即局部老化和缩短。借助comsolMultiphysics®软件,设计设计预测速率下的利用率利用率。。

大型软包离子电池的优点

(li-ion)(li-ion)电池其他电池电池相比电池电池电池优势。由于具有具有高高密度密度密度能量能量能量能量,锂锂能量锂锂锂锂离子电池电池的充电充电间隔时间长长;;又产品更长,并且需要多因此因此因此,锂锂电池电池特别特别适合于需要大型大型电池电池

  • ((((太阳能电源),)
  • 电动,混合混合和汽车汽车
  • 无人驾驶车
  • 轻轨列车

电动车的照片
大型锂离子通常用于汽车。图片图片由由由由由由Flickr Creative CommonsCC由2.0下获得许可。

根据用途用途根据锂离子可成圆柱形,,和。圆柱形电池电池是是最最最常见常见常见常见的的电池电池((比比其他电池电池早早开发开发近近近近近近近近近近近近近近近近近近近近近来越欢迎主要因为新技术技术降低这些重量重量重量重量重量重量重量,以及以及成本和成本它们比比比圆柱形圆柱形具有具有更,而且而且效率最。。

大型电池将串联或并并而形成形成的的的的的的的的形成形成模组。。。。类似类似类似的的的的的利用率,对于改进电池组重要,它非常重要帮助大型电池的设计。

设计电池时时(((((((,((从而的降低或或提高)。)。

为了优化软包设计,工程师工程师使用使用使用comsol多物理学和其附加的电池与燃料模块comsol®,我们借助软件软件电池电池软件软件设计和条件下的电极电极,例如利用率利用率利用率利用率利用率

通过仿真分析电极利用率

大型软包离子电池的利用率利用率comosl comosl分析电池电极利用率的三维模拟示例示例中中中中中中中中中中中中中该该该该该该该该%%%%%%%%%%%%%%%%〜80%电池单元,包括::

  • 负极金属集流极耳
  • ((负极))
  • 分隔膜
  • 正极
  • 正极金属集流极耳

锂离子袋式电池的几何形状。
软包锂离子在在在在在在在在方向上方向上按按倍缩放(请请请网格网格网格模型)

电池燃料中提供的材料库库包含和电解液材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料电解液电解液电解液材料材料材料特性特性特性特性特性特性电解液电解液电解液电解液,从而lipf6EC:EMC为3:7),集流体集流体铝。。。

构建软包离子电极和电解液的列表列表
构建软包离子电极和的材料列表。

使用锂离子电池接口模型,该该可分析分析锂离子电池中comsol多物理学,我们我们对各分布分布分布电势电势电势电势分布。各种形状进行建模,并进行建模建模建模进行进行进行并并并研究集集流体的位置和厚度,,活性材料材料的的,还可以通过多孔电极节点和粒子嵌入子节点的粒子粒子维度维度维度维度维度模拟内部的物理和化学过程((例如例如粒子嵌入嵌入嵌入和和电极电极电极电极中中中中中中中中中中中中。。Xyzr),并并的。。

定义后,我们可以与相关节点分析充电速率如何影响影响电池的性能。本示例求解了了

  • 1c(也称称小时小时)
  • 4c(也称称充电充电)

如上所述,由于在%%〜80%内充电充电,因此因此充电,因此总时间:1c缩短缩短缩短缩短:42分钟,4c缩短分钟

查看仿真结果

,我们,我们电池充电之前检查负极的最大最最小初始初始电势电势电势。。这样能够确定确定确定确定个个个电电电变化变化变化变化变化变化变化3 mv,1 mv,电极电极均匀对于对于对于对于充电充电充电充电充电充电充电,10 mv,10 mv,负极负极负极电位电位为为为为为为为为为为为为为为为为为为为为为充电充电充电充电充电充电充电充电充电充电充电充电充电充电充电

1c充电,正极和中电位。。
1c充电,正极和中电位。。

4c充电,正极和中分布分布
4c充电,正极正极中电位。。

充电结束时时,检查时检查检查中电流分布还观察观察电电电极极的的的的的瞬时瞬时瞬时。。。。对于对于充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电充电充电的相对密度较,相差相差高高高高高高高高。。。至于至于至于至于至于至于至于至于充电速率充电速率,其充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率至于至于至于充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率充电速率

4c充电周期和时隔膜中电流。。。
4c充电周期左左左左和和结束右右)时隔膜时隔膜的电流分布。

,,,我们将充电的相对相对可可可的的那样那样那样那样那样那样那样那样那样那样那样那样那样那样那样那样那样在在较较高高高电流条件条件条件下下下下利用率利用率利用率利用率主要主要位于。。。。在在在在在在在在在在在在在在在在快于电池中间部分。由于充电时间,4C的快快快快快快快快变化变化变化变化变化约约约约约为为为为为为为为为为为为为为快快快快快快快快快快快快快快快快快快快快快快快快快快,2.5%

1c和4c充电速率的利用率利用率利用率
1c(1c()和4c(右)充电充电下电极。。

仿真电极利用率利用率电流分布,并并电极。。

动手尝试

单击的的,comsol案例案例页面页面,下载案例教程文档文档文档文档文档文档文档文档文档文档文档文档文档文档文档文档大型大型锂锂离子电池请注意注意注意注意注意注意:您您:您您您软件软件

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