Există două modalități de a modela modelul bateriei cu litiu. Unul este de a efectua un număr mare de experimente pe baterie, de a acumula date experimentale, de a simula datele colectate și de a rezuma legea schimbării bateriei litiu-ion; celălalt este de a efectua un număr mare de experimente pe bateria litiu-ion. Cercetările privind comportamentul microscopic al bateriilor ionice, prin descrierea comportamentului microscopic, cu ajutorul mijloacelor informatice, stabilesc un model teoretic. Modelele de baterii cu litiu utilizate în mod obișnuit includ în principal modelul de rezistență internă, modelul de circuit echivalent, modelul algoritmului genetic, modelul rețelei neuronale și modelul electrochimic.
Modelul bateriei cu litiu
1. Modelul de rezistență internă al modelului bateriei cu litiu
Modelul de rezistență internă este cel mai simplu model de baterie, utilizat de obicei pentru a prezice capacitatea bateriei []. În general, capacitatea bateriei variază în funcție de tensiune și rezistență internă. Deoarece tensiunea se va schimba diferit sub diferiți curenți de descărcare de gestiune, cercetătorii au încercat să stabilească relația dintre rezistența internă și capacitate. Cu toate acestea, rezistența internă nu este o valoare intrinsecă, iar modelul de rezistență internă necesită o mulțime de date experimentale. De exemplu, capacitatea maximă a bateriei se schimbă la temperaturi diferite, tensiunea de ieșire a bateriei se schimbă la rate de curent diferite și rezistența internă a bateriei se schimbă la temperaturi diferite. Conform datelor obținute în urma experimentului, rezistența internă a bateriei este utilizată pentru a determina capacitatea bateriei în funcție de mediul de utilizare diferit al bateriei, astfel încât modelul este mai aproape de o bază de date.
2. Model de circuit echivalent al modelului de baterie cu litiu
Deoarece bateria va reflecta unele dintre caracteristicile rezistenței și capacității sub acțiunea curentului, v.Johson16.] et al. a propus ca circuitul echivalent să poată fi utilizat pentru a construi un model de baterie pentru a simula performanța dinamică și statică a bateriei. Circuitul echivalent de bază al unei baterii litiu-ion, în care V și V reprezintă tensiunea circuitului deschis și tensiunea de ieșire a bateriei, R este rezistența internă a bateriei, iar circuitul paralel RG simulează caracteristicile externe ale bateriei.
3. Modelul algoritmului genetic al modelului bateriei cu litiu
Modelele de baterii litiu-ion bazate pe algoritmi genetici pot analiza, în general, date experimentale, pot rezolva ecuații și alte metode pentru a construi modele pentru a simula caracteristicile bateriei. Dar, deoarece reacția chimică din interiorul bateriei este foarte complicată, este dificil să găsiți o funcție adecvată pentru a descrie modelul bateriei. Algoritmul genetic este ușor de calculat, iar funcția de ieșire este foarte flexibilă și poate fi utilizată pentru a construi un model de baterie litiu-ion.
4. Modelul rețelei neuronale a modelului bateriei cu litiu
Cercetați fezabilitatea utilizării algoritmilor rețelei neuronale pentru a construi modele de baterii, pentru a construi un model de baterie litiu-ion și pentru a prezice cu succes puterea rămasă a bateriilor în vehiculele electrice.
Algoritmul rețelei neuronale și algoritmul fuzzy sunt combinate pentru a utiliza punctele forte pentru a compensa deficiențele celor doi algoritmi pentru a estima capacitatea rămasă a bateriei litiu-ion și pentru a îmbunătăți acuratețea estimării algoritmului unic.
5. Modelul electrochimic al modelului bateriei cu litiu
Modelul electrochimic se bazează pe chimia de bază a bateriei. Modelul de principiu al bateriei litiu-ion este stabilit treptat pe baza cercetărilor lui West din 1982. Atunci când studiază electrozii poroși alcătuiți din particule de material activ fibros, West a stabilit un model cvasi-bidimensional de electrozi poroși, presupunând că faza de soluție din baterie este un sistem de soluții binare, implicit coeficientul de difuzie la o constantă, iar procesul de difuzie în fază solidă este Pasul de control, procesul electrochimic este ignorat. Deoarece bateria cu litiu este, de asemenea, un sistem de electrozi poroși, atunci când se studiază modelul bateriei Li:LiClO4:TIS2, a fost adoptată o metodă de procesare similară. Având în vedere structura bateriei, structura diafragmei a fost introdusă în model. Rezultatele cercetărilor lui Mao et al. arată că, cu cât separatorul este mai subțire, cu atât bateria poate elibera mai multă energie. Cu toate acestea, deoarece acest model nu este un model adevărat de baterie, studiază doar principiul unui singur electrod și nu modelează bateria în ansamblu, astfel încât modelul nu poate simula pe deplin caracteristicile chimice ale bateriei. În modelele de mai sus, se presupune că procesul de intercalare litiu-ion este infinit de rapid, astfel încât există un sistem de echilibru electrochimic la interfața electrod / electrolit. Cu alte cuvinte, concentrația suprafeței particulelor OCP (Open Circuit Potential) a bateriei este legată de concentrația electrolitică din apropiere.
Când Doyle studia bateriile Li:PEO3LiCF3SO3:TiS2, a stabilit un adevărat model de baterie bazat pe modelul de electrod poros. Ecuația Butler-Wolmer este folosită pentru a descrie reacția electrochimică care apare pe fiecare electrod, iar legea lui Fick este folosită pentru a descrie fenomenul de difuzie a particulelor de litiu din interiorul electrodului, iar coeficientul de difuzie se presupune a fi o constantă. Când apare o reacție chimică, volumul bateriei se schimbă Neglijat, la diafragma bateriei, ionii de litiu trec prin diafragmă pentru a forma un strat de film SEI, care este simplificat într-o rezistență la film. Modelul bateriei nu ia în considerare apariția reacțiilor adverse. Pe baza [1], Fuller [1] et al. a stabilit o ecuație care descrie caracteristicile chimice ale bateriilor litiu-ion în conformitate cu teoria soluției diluate și a stabilit un model general de baterie litiu-ion. Studiul Fuller et al. a explicat legătura dintre potențialul circuitului deschis al bateriei ocP și SOC, iar această lucrare este de mare importanță. Cercetarea arată că relația dintre OCP și curba SOc este neliniară, iar relația dintre densitatea curentă și curbă este foarte strânsă. Cu cât este mai mare rata de schimbare a curbei OCP și SOc, cu atât distribuția densității curente este mai uniformă. Ulterior, Nalin și Giacomo et al. au folosit metoda elementului finit pentru a rezolva modelul chimic al bateriei litiu-ion pe baza predecesorilor și au comparat modelul rezolvat cu caracteristicile reale de descărcare a bateriei.
