شبیه سازی باتری لیتیوم یون

در رابطه با توضیح این شبیه سازی باید عرض کنم محضرتون که شما باید یک مدل الکترو-حرارتی برای یک سلول لیتیوم-یون نوع کیسه‌ای باشه. هدف این است که ببینیم در نرخ‌های دشارژ بالا (مثل 10𝐶) باتری چقدر گرم می‌شود، این گرما از کجا می‌آید و مهم‌تر از همه، مقاومت حرارتی تماسی بین لایه‌های مختلف باتری چه تاثیری روی بالا رفتن دمای سلول دارد. ۱. نرم‌افزار و ساختار مدل (Geometry & Modules) نرم‌افزار: COMSOL Multiphysics. ماژول‌های مورد نیاز: ترکیب دو ماژول Lithium-ion battery و Heat transfer module. ابعاد شبیه‌سازی: مقاله از یک رویکرد ترکیبی استفاده کرده است: یک مدل یک‌بعدی (1D) برای بررسی شیمی باتری و واکنش‌های الکتروشیمیایی (در راستای ضخامت لایه‌های آند، جداکننده و کاتد). یک مدل دوبعدی (2D) برای توزیع دما در کل سلول ۲. مواد تشکیل‌دهنده : کاتد: لیتیوم کبالت اکسید (𝐿𝑖𝐶𝑜𝑂2) آند: کربن غیرگرافیتی الکترولیت: نمک 𝐿𝑖𝑃𝐹6 در مخلوط حلال‌های اتیلن کربنات و دی‌متیل کربنات با نسبت برابر (1:1 EC:DMC) ۳. فیزیک‌ها و معادلات حاکم باید نرم‌افزار این پدیده‌ها را حل می‌کند: الف) بخش الکتروشیمیایی: نفوذ لیتیوم: از قانون دوم فیک به صورت شعاعی برای محاسبه نفوذ یون‌های لیتیوم (𝐿𝑖+) در ذرات جامد مواد فعال (آند و کاتد) استفاده کنید. ظرفیت لایه دوگانه : باید پدیده‌ی تشکیل فیلم و ظرفیت خازنی در فصل مشترک الکترود و الکترولیت مدل شود. ب) بخش حرارتی و تولید گرما: موازنه انرژی: معادله انتقال حرارت باید برای کل «کاتد-جداکننده-آند» حل شود. منابع تولید گرما: گرمای واکنش : گرمای ناشی از واکنش‌های الکتروشیمیایی. گرمای برگشت‌پذیر : گرمای ناشی از تغییرات آنتروپی. گرمای اهمی : گرمای ناشی از مقاومت الکتریکی در برابر عبور الکترون‌ها و یون‌ها. پ) مقاومت حرارتی تماسی :به دلیل تماس ناقص بین لایه‌های مختلف باتری (مثل تماس مواد فعال با جمع‌کننده‌های جریان) و وجود فاصله‌های هوایی میکروسکوپی، یک مقاومت حرارتی تماسی ایجاد می‌شود. مقاله می‌خواهد شما این مقاومت را بین لایه‌ها به عنوان یک پارامتر وارد کنید تا اثر آن را روی دمای نهایی مشخص بشه. ۴. شرایط عملیاتی نرخ‌های شارژ و دشارژ:باید باتری رو در نرخ‌های مختلف شامل 1𝐶، 3𝐶، 5𝐶 و 10𝐶 (نرخ‌های بالا) شارژ و دشارژ کنید و نمودارهای : نمودار پروفایل‌های غلظت نمک الکترولیت در طول سلول (در راستای ضخامت). خروجی شما باید نشان دهد که در زمان‌های مختلفِ یک چرخه شارژ و دشارژ، غلظت نمک در الکترولیت چگونه تغییر می‌کند. نمودار پتانسیل الکترولیت در عرض سلول. این نمودار نشان‌دهنده توزیع پتانسیل الکترولیت در زمان‌های مختلف شارژ و دشارژ است که به دلیل حضور و حرکت یون‌های لیتیوم (𝐿𝑖+) شکل می‌گیرد. نمودار جریان باری که برای عملیات شارژ و دشارژ به سلول اعمال می‌شود. نمودار ولتاژ سلول. این نمودار پاسخ ولتاژ باتری در برابر همان پروفیل جریان اعمال شده را نشان بده نکته مهم لازم به اموزش دارم که خودم یاد بگیرم

user25015

امتیاز : 0 از 10