锂离子电池容量衰减机理中的数学模型研究

摘要

锂离子电池是当今社会最为重要的电化学储能器件之一,被广泛用于便携式电子设备、电动汽车、大规模储能等领域.但是电池容量在使用过程中出现不同程度的衰减现象,直接影响了电池的能量密度和功率密度的发挥.因此,研究锂离子电池的容量衰减机理,对电极材料的筛选、电池失效分析、以及智能电网的管理均具有指导意义.对于锂离子电池而言,通过数学模拟,利用数学关系对电极反应和电池性能进行描述:建立在集流体间的一维空间和涂覆电极平面的二维空间的模型,对锂离子电池的性能进行检测;根据数学模型构建电池容量衰减的相关因素、放电倍率与电池容量之间的构效关系;通过建立电池容量与电解质相对密度的关系,可以实现对电池的荷电状态的预测.因此,通过实际可测的物理参数,比如电子电导率、离子电导率、锂离子扩散系数等,建立复合电极的数学模型,形成基于物理公式和实际意义的数学模型,预测复杂的电极过程,具有重要的理论指导和实际应用价值.