鉅大LARGE | 點擊量:377次 | 2023年01月05日
萊斯大學開發(fā)新模型 用于微調電池性能
(:萊斯大學)
據外媒報道,萊斯大學(RiceUniversity)的工程師們表示,一種預測電池性能的方法比目前的建模技術快10萬倍,更加簡單有效,有助于制造性能更優(yōu)異的電池。
萊斯大學布朗工程學院(RiceUniversity'sBrownSchoolofEngineering)的材料科學家MingTang和研究生FanWang開發(fā)了一種分析模型,無需復雜的數值模擬,即可指導電池組件的選擇和設計,以及它們如何相互用途。該簡化模型可以免費在線訪問,以計算密集型算法10%以內的精度完成繁重的工作,幫助研究人員快速評估電池的速率能力。
Tang表示,市場關于該創(chuàng)新模型顯然是有需求。提到設計和優(yōu)化電池,幾乎所有人都用過一種名為P2D(偽二維)模擬的方法。這種方法已廣泛使用,但運行成本很高。假如你想優(yōu)化電池,這尤其會成為一個問題,因為其中有很多變量和參數要精心調整,以最大限度地提高性能。他說,推動這項工作的原因是,我們意識到,我們要更快、更透明的工具,以加速設計進程,并供應簡單清晰的結果。而采用數值模擬往往得不到這樣的結果。
電池優(yōu)化通常涉及到能源(它能儲存的電量)和功率密度(它的釋放速率)之間的永久權衡,這取決于材料、配置和內部結構,如孔隙率。有相當多的可調結構參數要優(yōu)化,Tang說,為了搜索參數空間,找到最佳組合,你通常要進行成千上萬次的計算,有時甚至更多。這不是做不到,但要很長時間。他表示,采用MATLAB和Excel等常用軟件,即可操作該萊斯模型,甚至使用計算器也可以操作。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
為了測試這一模型,研究人員用它來尋找普通全電池和半電池的最佳孔隙率和電極厚度。在這個過程中,他們發(fā)現,具有均勻反應行為的電極,如鎳-錳-鈷和鎳-鈷-氧化鋁,最適用于要厚電極來新增能量密度的應用。
他們還發(fā)現,半電池(只有一個電極)天生具有更好的速率能力,因此,不能將其性能作為可靠指標,來評估電極在商用全電池中的性能。