高度准确的锂离子电池模拟

Mikael Cugnet
法国原子和替代能源委员会

电池管理系统(BMS)旨在保护电池并预测其充电水平。他们使用经常从电化学阻抗光谱(EIS)测量的电路模型来构建一个等效电路模型(ECM),该模型由电阻器和电容器组成,这些电阻器和电容器均以串联和并行连接。但是,ECM不提供有关重要细胞特性的任何信息,例如电极活动材料电阻,反应速率,特定电容或扩散系数。

与典型电路模型相比,LifePo4/li Half-cell的多物理模型可以提供更多的信息。法国原子能和替代能源委员会(CAE)是法国最大的技术研究组织,致力于开发一种模拟Comsol多物理学中的锂离子电池的方法。这些模型中的第一个包括半细胞电池的所有组件,而第二个模型专门为铁磷酸铁电极建模。这使CAE可以在重新设计并制造实际电池之前分析材料的行为。

用于MATLAB®的Livelink™用于处理结果并接收半细胞的全部阻抗谱。在Comsol多物理学中实现电动双层,帮助他们模拟了通常在较高工作频率下电池观察到的非线性行为。通过使用Comsol多物理学来模拟半纤维电池,他们可以使用更有导电的电极材料来优化其设计,并确认合并电动双层的模型可以更好地反映设备的行为。

在宏观(左)和微观(右)水平的半细胞建模。

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