本文提出了基于物理的,还原的电化学模型,这些模型比电化学伪2D(P2D)模型快得多,同时即使在高C速率的挑战性条件下,也提供了较高的精度,并且在电池中锂离子浓度的较高极化和强度的极化。尤其是通过使用形状函数来开发创新的方程式弱形式,从而将完全耦合的电化学方程和传输方程降低到普通微分方程,并为多项式系数的演变提供自洽的解决方案。结果表明,称为修订后的单粒子模型(RSPM)和快速计算的P2D模型(FCP2D)的模型提供了对电池操作的高度可靠预测,包括动态驾驶轮廓。他们可以计算电池参数,例如终端电压,过电位,界面电流密度,锂离子浓度分布和电解质电位分布,相对误差小于2%。适用于适度高的C速率(低于2.5 C),RSPM的速度比P2D模型快33倍以上。FCP2D适用于高C速率(高于2.5 C),比P2D模型快8倍。凭借其高速和准确性,这些基于物理的模型可以显着提高电池管理系统的功能和性能,并加速电池设计优化。关键字:锂离子电池;减少阶模型;修订后的单粒子模型(RSPM);快速计算P2D模型(FCP2D);准确性;效率
钠离子电池(SIBS)最近被宣布为领先的“锂后”能量存储技术。这是因为SIBS与锂离子电池共享相似的性能指标,而钠则是10 0 0 0 0 0倍的含量。为了了解SIBS的电化学特征并改善了当今的设计,基于物理的模型是必要的。在此,第一次引入了基于物理学的伪两维(P2D)模型。P2D SIB模型分别基于N A 3 V 2(P O 4)2 F 3(NVPF)和硬碳(HC)作为正和负电极。NVPF和HC电极中的电荷转移通过浓度依赖性扩散系数和动力学速率常数描述。模型的参数化基于实验数据和遗传算法优化。表明该模型在预测全细胞HC // NVPF SIBS的排放纤维方面非常准确。此外,可以从施加电流处的模型获得内部电池状态,例如单个电极电池和浓度。在本文中均未阐明电极和电解质的几个关键挑战,并突出显示了提高SIB性能的有用设计注意事项。©2021作者。由Elsevier Ltd.这是CC下的开放式访问文章(http://creativecommons.org/licenses/4.0/)
石墨阳极上的锂镀层会显著降低电池容量、引发内部短路以及加剧锂离子电池的热失控。锂镀层的非侵入式检测方法对于锂离子电池的安全可靠运行至关重要。本研究提出了一种基于物理的伪二维 (P2D) 模型,该模型结合了锂镀层和剥离反应,以描述商用 18650 圆柱形电池在高电流速率和低温下的电化学行为,电池采用石墨和 LiFePO4 (LFP) 电极。
摘要:剩余寿命预测对于电池的安全和维护具有重要意义,基于物理模型的剩余寿命预测方法适用性广、预测精度高,是下一代电池寿命预测方法的研究热点。本研究对电池寿命预测方法进行了比较分析,总结了基于物理模型的预测方法。预测方法根据其不同特点分为电化学模型、等效电路模型和经验模型。通过分析电化学过程简化的侧重点,将电化学模型分为P2D模型、SP模型和电化学融合模型。等效电路模型根据模型中电子元件的变化分为Rint模型、Thevenin模型、PNGV模型和RC模型。根据构建经验模型的数学表达形式不同,可分为指数模型、多项式模型、指数与多项式混合模型、容量衰减模型等,通过不同滤波方式的搭配,详细描述了各模型不同的效率,对比分析了各类预测方法的研究进展以及传统模型的变化与特点,并对电池寿命预测方法的未来发展进行了展望。
当前的隧道安全概念是基于常规燃料车事故的经验。未来几年的过渡将涉及使用诸如氢,天然气和电动汽车的替代燃料。中,似乎在不久的将来,中型和小型车辆将由锂离子电池(城市汽车)电动供电。带有锂离子电池(LIB)的电动汽车的主要问题在于释放速率(HRR),以及Lib Fire释放的有毒化合物。可以通过温度,电力和机械滥用来触发飞向火的热逃亡。后者通过电池管理系统(BMS)或单元架构进行管理更为复杂。在当前工作中,显示了通过指甲测试测试的LIB的初步结果。测试和建模的LIB细胞是三星INR-18650-29E。在100%的SOC达到800°C的SOC温度下测试了此类单元,最大压力值约为4 bar。测量了腔室内CO的浓度。测得的CO水平范围为3000-4000 ppm(v),与其他研究相当。Comsol上实施的模型由两个组件组成:一个1D模型,旨在通过伪两维(P2D)模型模拟电池的电化学行为,而3D模型仅模拟传热。关键字:lib; bev; hrr;有毒释放
本文实现了一种高效算法,用于从基于物理的电池模型(例如 P2D 模型)中提取电化学阻抗谱 (EIS)。该数学方法与 EIS 的实验方法不同。在实验中,电压(电流)在很宽的频率范围内受到谐波扰动,并测量相应电流(电压)的幅度和相移。该实验方法可以在仿真软件中实现,但计算成本很高。此处的方法是从完整物理模型中确定局部线性状态空间模型。作为状态空间模型基础的四个雅可比矩阵可以通过对物理模型进行数值微分而得出。然后使用计算效率高的矩阵操作技术从状态空间模型中提取 EIS。该算法可以在瞬态过程中的某一时刻评估完整的 EIS,而与电池是否处于静止状态无关。该方法还能够分离全电池阻抗以评估部分 EIS,例如仅评估电池阳极。尽管这种部分 EIS 很难通过实验测量,但部分 EIS 为解释全电池 EIS 提供了宝贵的见解。© 2024 作者。由 IOP Publishing Limited 代表电化学学会出版。这是一篇开放获取的文章,根据知识共享署名 4.0 许可条款分发(CC BY,http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/),允许在任何媒体中不受限制地重复使用作品,只要正确引用原始作品。[DOI:10.1149/1945-7111/ad4399]
[J1] M. P. Bonkile和V. Ramadesigan,“使用基于物理的电池模型在独立的PV-Battery Hybrid Systems中使用基于物理的电池模型”,《储能杂志》,23,258-268,2019。[J2] M. P. Bonkile和V. Ramadesigan,“基于PV-Battery Hybrid Systems的物理模型:热管理和降解分析”,《储能杂志》,31,1014585,2020。[J3] M. P. Bonkile,A。Awasthi,C。Lakshmi,V。Mukundan和V.S.ASWIN“汉堡方程式的系统文献评论以及最近的进步”,Pramana-of Physics,90,69,2018。[J4] M. P. Bonkile,A。Awasthi和S. Jayaraj,“有或没有Hopf-Cole转换的汉堡方程的比较数值调查”,国际融合计算杂志,2(1),54-78,2016。[b1] M. P. Bonkile,A。Awasthi和S. Jayaraj,“基于用于修改的凯勒盒子方案的数值模拟:不稳定的粘性汉堡方程”,数学分析,应用程序及其应用及其应用及其应用程序,Springer(143)565-575-575,2015,M.P.15,2015 c1 [c1] [C1] [C1] [C1] [C1] [C1] [C1] [C1] [C1] [C1]] “ PV-Wind-Battery混合动力系统:使用P2D电池模型的电力管理控制策略”,第236电化学协会(ECS)会议,美国亚特兰大,2019年。[C2] M. P. Bonkile,V。Ramadesigan和S. Bandyopadhyay,“使用基于物理的电池模型在具有不确定性的混合动力系统中使用基于物理的电池模型”,第236届ECS会议,Atlanta USA,2019年。[C4] M. P. Bonkile,V。Ramadesigan和S. Bandyopadhyay,“使用基于物理模型的储能设计在独立的PV-Battery Hybrid Systems中使用物理模型”,印度印度Pandit Deendayal Petroleum University,Icteta 12 The Icteta,2019年,2019年。[C3] M. P. Bonkile和V. Ramadesigan,“使用基于物理的电池模型的独立光伏电池式混合系统建模”,第2届国际国际大会在印度的大规模可再生能源集成在印度和可再生能源部,印度新德尔希,2019年,印度和可再生能源部的大规模可再生能源整合。[C5] M. P. Bonkile,K。S。Pavan和V.Ramadesigan,“使用基于物理的电池模型的独立PV玻璃系统模拟”,计算科学研讨会,印度科学研究所(IISC)印度,2017年,2017年。[C6] M. P. Bonkile,A。Awasthi和S. Jayaraj,“基于与时间依赖边界条件的不稳定,二维的二维不同使用方程的隐式方案的数值研究”,第61 ISTAM,Vellore India,2016年。[C7] M. P. Bonkile,A。Awasthi和S. Jayaraj,“在Unsteady Burgers'方程式上的高阶时间集成算法的数值实施”,ICMMCS,印度技术学院Madras India India India,2014年,2014年。[C8] M. P. Bonkile,A。Awasthi和S. Jayaraj,“通过Mol on Mol on Steady Burgers'方程式实施了第四阶订单时间集成公式的数值”,印度ISTAM 59,2014年,ISTAM,2014年。
