کد مقاله | کد نشریه | سال انتشار | مقاله انگلیسی | نسخه تمام متن |
---|---|---|---|---|
4915603 | 1427946 | 2017 | 35 صفحه PDF | دانلود رایگان |
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Advances in modeling and simulation of Li-air batteries
ترجمه فارسی عنوان
پیشرفت در مدل سازی و شبیه سازی باتری های لیتیوم-هوا
دانلود مقاله + سفارش ترجمه
دانلود مقاله ISI انگلیسی
رایگان برای ایرانیان
کلمات کلیدی
باطری هوا لیا؟ مدل سازی، رفتار کاری، مکانیسم، چالش ها،
ترجمه چکیده
باتری های لیتیوم با توان بالقوه برای تولید منابع قدرت نسل بعدی برای کاربردهای مختلف از دستگاه های قابل حمل به وسیله وسایل نقلیه الکتریکی و میکروگرید ها به علت تراکم انرژی نظری بالاتری نسبت به باتری های موجود برخوردار هستند. با این حال، تجاری سازی این تکنولوژی مانع از انواع مختلف مانع فنی می شود، از جمله ظرفیت کم قابل خرید، راندمان انرژی ضعیف، و عمر چرخه محدود. دستیابی به این موانع نیاز به درک اساسی از رفتارهای پیچیده الکتروشیمیایی و حمل و نقل در داخل باتری ها دارد. مدل سازی و شبیه سازی ریاضی ضروری است تا بینش مهمی را برای مکانیزم های این پدیده های پیچیده ایجاد کند که برای دستیابی به طرح های منطقی مواد بهتر برای باتری های با کارایی حیاتی است. در این مقاله، ما یک بررسی جامع از آخرین پیشرفت های مدل سازی و شبیه سازی باتری های لیتیوم هوا ارائه می دهیم و دیدگاه های ما را در زمینه های جدید توسعه آینده ارائه می دهیم. بر خلاف بررسی های پیشین که به طور عمده بر روی مدل سازی پیوسته باتری های لیتیوم غیر آبی تمرکز می کنند، مقاله حاضر بر توصیف ریاضی فرایندهای حمل و نقل و الکتروشیمیایی دقیق در انواع باتری های لیتیومی هوا تمرکز دارد. ما با مقدمه کوتاهی در مورد اصول کار باتری های لیتیوم شروع می کنیم. سپس معادلات حاکم برای انتقال جرم و واکنش های الکتروشیمیایی در باتری های غیر آبی لیتیوم، شامل یون لیتیوم و انتقال اکسیژن در الکترود هوا متخلخل، تشکیل محصولات تخلیه جامد، سینتیک واکنش های الکترود، تکامل ساختار الکترود، توزیع سایت های فعال، اثر واکنش های جانبی در طول دوچرخه سواری، پدیده های تغییر حجم و فرایند اتهام. علاوه بر این، تحرک و شبیه سازی باتری های لیتیوم آبی و هیبریدی بررسی شده است، و پدیده هایی را که از آن ها در آب های غیر آبی متفاوت است برجسته می کند. در نهایت، چالش های پیش روی مدل سازی و شبیه سازی باتری های لیتیوم هوا مورد بحث و بررسی قرار می گیرد و دیدگاه های توسعه نسل جدید باتری های لیتیوم یونی مشخص می شود.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه
مهندسی شیمی
مهندسی شیمی (عمومی)
چکیده انگلیسی
Li-air batteries have potential to be the next generation power sources for various applications, from portable devices to electric vehicles and microgrids, due largely to their significantly higher theoretical energy densities than those of the existing batteries. The commercialization of this technology, however, is hindered by a variety of technical hurdles, including low obtainable capacity, poor energy efficiency, and limited cycle life. Breakthrough to these barriers requires a fundamental understanding of the complex electrochemical and transport behaviors inside the batteries. Mathematical modeling and simulation are imperative in gaining important insight into the mechanisms of these complex phenomena, which is vital to achieving rational designs of better materials for high-performance batteries. In this paper, we present a comprehensive review of the latest advances in modeling and simulation of Li-air batteries and offer our perspectives on new directions of future development. Unlike previous reviews that centered mainly on continuum modeling of non-aqueous Li-air batteries, the present paper focuses on mathematical descriptions of the detailed transport and electrochemical processes in different types of Li-air batteries. We start with a brief introduction to the working principles of Li-air batteries. Then, the governing equations for mass transport and electrochemical reactions in non-aqueous Li-air batteries are formulated, including lithium ion and oxygen transport in the porous air electrode, the formation of solid discharge products, the kinetics of electrode reactions, the evolution of electrode structure, the distribution of active sites, the effect of the side reactions during cycling, the phenomena of the volume change, and the charge process. In addition, the mo\deling and simulations of aqueous and hybrid Li-air batteries are reviewed, highlighting the phenomena that are different from those in the non-aqueous ones. Finally, the challenges facing the modeling and simulation of Li-air batteries are discussed and perspectives for the development of a new generation of Li-air batteries are outlined.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Progress in Energy and Combustion Science - Volume 62, September 2017, Pages 155-189
Journal: Progress in Energy and Combustion Science - Volume 62, September 2017, Pages 155-189
نویسندگان
Tan Peng, Kong Wei, Shao Zongping, Meilin Liu, Ni Meng,