کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7727498 1497907 2016 9 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
A three-dimensional meso-macroscopic model for Li-Ion intercalation batteries
ترجمه فارسی عنوان
یک مدل سه بعدی سه بعدی ماکروسکوپی برای باتری های تقویت کننده لیتیوم یون
کلمات کلیدی
یون لیتیوم، مدل سازی و شبیه سازی،
ترجمه چکیده
در این مقاله، یک فرمول محاسباتی سه بعدی برای سیستم الکترود الکترولیت الکترود باتری های لیتیوم یون ارائه شده است. سازگاری فیزیکی بین معادلات الکتریکی، حرارتی و شیمیایی در هر زمان افزایش می یابد با رانندگی باقی مانده از سیستم به دست آمده از معادلات غیر خطی به صفر. فرمولاسیون با استفاده از رویکرد متوسط ​​محاسبه حجم معمول در فرمولاسیون چند مرحلهای استفاده شده در زمینههای دیگر و به تازگی برای مدلسازی ابریسازان [1] گسترش یافته است. بر خلاف روش های مدل سازی باتری موجود که از راه حل جداگانه ای از معادلات حفاظت و هندسه های آرمانی استفاده می کنند، رویکرد ما یکپارچه می تواند تنظیمات باتری و الکترودهای خودسرانه را مدل کند. هماهنگی راه حل چند فیزیک همچنین امکان بررسی آرایه وسیعی از شرایط اولیه و موارد بار را فراهم می کند. فرمولاسیون برای تغییرات فضایی-زمانی از خصوصیات ماده و حالت مانند مقادیر الکترود / فضای حجمی و هدایت های غیر انسدوری است. معادلات دیفرانسیل حاکم با استفاده از روش المان محدود و با استفاده از یک روش غیر خطی سازگار که ثبات و همگرایی قوی را فراهم می کند، حل می شود. فرمول جدید برای سلول های لیتیم استاندارد مورد تایید قرار گرفت و در مقایسه با آزمایشات مقایسه شد. دامنه و توانایی آن برای ضبط تغییرات فضایی-زمانی از پتانسیل و توزیع لیتیوم بر روی یک الگوی الکترودهای سهبعدی پیشین نشان داده شده است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه شیمی الکتروشیمی
پیش نمایش مقاله
یک مدل سه بعدی سه بعدی ماکروسکوپی برای باتری های تقویت کننده لیتیوم یون
چکیده انگلیسی
In this paper we present a three-dimensional computational formulation for electrode-electrolyte-electrode system of Li-Ion batteries. The physical consistency between electrical, thermal and chemical equations is enforced at each time increment by driving the residual of the resulting coupled system of nonlinear equations to zero. The formulation utilizes a rigorous volume averaging approach typical of multiphase formulations used in other fields and recently extended to modeling of supercapacitors [1]. Unlike existing battery modeling methods which use segregated solution of conservation equations and idealized geometries, our unified approach can model arbitrary battery and electrode configurations. The consistency of multi-physics solution also allows for consideration of a wide array of initial conditions and load cases. The formulation accounts for spatio-temporal variations of material and state properties such as electrode/void volume fractions and anisotropic conductivities. The governing differential equations are discretized using the finite element method and solved using a nonlinearly consistent approach that provides robust stability and convergence. The new formulation was validated for standard Li-ion cells and compared against experiments. Its scope and ability to capture spatio-temporal variations of potential and lithium distribution is demonstrated on a prototypical three-dimensional electrode problem.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Power Sources - Volume 325, 1 September 2016, Pages 42-50
نویسندگان
, , , , , ,