Mayroong dalawang paraan upang i-modelo ang modelo ng baterya ng lithium. Ang isa ay ang magsagawa ng malaking bilang ng mga eksperimento sa baterya, mag-ipon ng pang-eksperimentong data, gayahin ang nakolektang data, at ibuod ang batas ng pagbabago ng lithium-ion na baterya; ang isa pa ay ang magsagawa ng malaking bilang ng mga eksperimento sa lithium-ion na baterya. Pananaliksik sa microscopic na pag-uugali ng mga baterya ng ion, sa pamamagitan ng paglalarawan ng microscopic na pag-uugali, sa tulong ng mga paraan ng computer, magtatag ng isang teoretikal na modelo. Ang mga karaniwang ginagamit na modelo ng baterya ng lithium ay pangunahing kasama ang modelo ng panloob na pagtutol, katumbas na modelo ng circuit, modelo ng genetic algorithm, modelo ng neural network at modelo ng electrochemical.
Modelo ng baterya ng lithium
1. Ang panloob na modelo ng paglaban ng modelo ng baterya ng lithium
Ang panloob na modelo ng paglaban ay ang pinakasimpleng modelo ng baterya, kadalasang ginagamit upang mahulaan ang kapasidad ng baterya []. Sa pangkalahatan, ang kapasidad ng baterya ay nag-iiba sa boltahe at panloob na pagtutol. Dahil ang boltahe ay magbabago nang iba sa ilalim ng iba't ibang discharge currents, sinubukan ng mga mananaliksik na itatag ang relasyon sa pagitan ng panloob na paglaban at kapasidad. Gayunpaman, ang panloob na pagtutol ay hindi isang intrinsic na halaga, at ang panloob na modelo ng paglaban ay nangangailangan ng maraming pang-eksperimentong data. Halimbawa, ang maximum na kapasidad ng baterya ay nagbabago sa iba't ibang temperatura, ang output boltahe ng baterya ay nagbabago sa iba't ibang kasalukuyang rate, at ang panloob na resistensya ng baterya ay nagbabago sa iba't ibang temperatura. Ayon sa data na nakuha mula sa eksperimento, ang panloob na resistensya ng baterya ay ginagamit upang matukoy ang kapasidad ng baterya ayon sa iba't ibang kapaligiran ng paggamit ng baterya, kaya ang modelo ay mas malapit sa isang database.
2. Katumbas na modelo ng circuit ng modelo ng baterya ng lithium
Dahil ang baterya ay magpapakita ng ilan sa mga katangian ng paglaban at kapasidad sa ilalim ng pagkilos ng kasalukuyang, v.Johson16.] et al. iminungkahi na ang katumbas na circuit ay maaaring gamitin upang bumuo ng modelo ng baterya upang gayahin ang dynamic at static na pagganap ng baterya. Ang pangunahing katumbas na circuit ng isang lithium-ion na baterya, kung saan ang V at V ay kumakatawan sa open circuit na boltahe at output boltahe ng baterya, ang R ay ang panloob na resistensya ng baterya, at ang RG parallel circuit ay ginagaya ang mga panlabas na katangian ng baterya.
3. Genetic algorithm model ng lithium battery model
Ang mga modelo ng bateryang Lithium-ion batay sa mga genetic algorithm ay karaniwang makakapag-analisa ng pang-eksperimentong data, malutas ang mga equation at iba pang mga paraan upang bumuo ng mga modelo upang gayahin ang mga katangian ng baterya. Ngunit dahil ang kemikal na reaksyon sa loob ng baterya ay napakakumplikado, mahirap makahanap ng angkop na function upang ilarawan ang modelo ng baterya. Ang genetic algorithm ay madaling kalkulahin, at ang output function ay napaka-flexible, at maaari itong gamitin upang bumuo ng lithium-ion na modelo ng baterya.
4. Modelo ng neural network ng modelo ng baterya ng lithium
Magsaliksik sa pagiging posible ng paggamit ng mga neural network algorithm upang bumuo ng mga modelo ng baterya, bumuo ng lithium-ion na modelo ng baterya, at matagumpay na mahulaan ang natitirang lakas ng mga baterya sa mga de-koryenteng sasakyan.
Ang neural network algorithm at ang fuzzy algorithm ay pinagsama upang gamitin ang mga strong point upang mapunan ang mga pagkukulang ng dalawang algorithm upang matantya ang natitirang kapasidad ng lithium-ion na baterya at pagbutihin ang katumpakan ng pagtatantya ng iisang algorithm.
5. Ang electrochemical model ng lithium battery model
Ang modelo ng electrochemical ay batay sa pangunahing kimika ng baterya. Ang prinsipyong modelo ng lithium-ion na baterya ay unti-unting itinatag batay sa pananaliksik ng West noong 1982. Kapag pinag-aaralan ang mga porous na electrodes na binubuo ng fibrous active material particle, ang West ay nagtatag ng quasi-dalawang-dimensional na porous na modelo ng electrode, sa pag-aakalang ang solution phase sa baterya ay isang binary na sistema ng diffusion, ang diffusion at diffusion na solidong solusyon, default proseso ay Ang hakbang ng kontrol, ang proseso ng electrochemical ay hindi pinansin. Dahil ang lithium battery ay isa ring porous electrode system, kapag pinag-aaralan ang Li:LiClO4:TIS2 na modelo ng baterya, isang katulad na paraan ng pagproseso ang pinagtibay. Isinasaalang-alang ang istraktura ng baterya, ang istraktura ng diaphragm ay ipinakilala sa modelo. Ang mga resulta ng pananaliksik ni Mao et al. ay nagpapakita na kapag mas manipis ang separator, mas maraming kapangyarihan ang maaaring ilabas ng baterya. Gayunpaman, dahil ang modelong ito ay hindi isang tunay na modelo ng baterya, pinag-aaralan lamang nito ang prinsipyo ng isang solong elektrod, at hindi modelo ang baterya sa kabuuan, kaya hindi ganap na gayahin ng modelo ang mga kemikal na katangian ng baterya. Sa mga modelo sa itaas, ipinapalagay na ang proseso ng intercalation ng lithium ion ay walang katapusan na mabilis, kaya mayroong isang electrochemical equilibrium system sa electrode/electrolyte interface. Sa madaling salita, ang OCP (Open Circuit Potential) particle surface concentration ng baterya ay nauugnay sa kalapit na electrolyte concentration.
Noong nag-aaral si Doyle ng mga bateryang Li:PEO3LiCF3SO3:TiS2, nagtayo siya ng totoong modelo ng baterya batay sa porous na modelo ng electrode. Ang Butler-Wolmer equation ay ginagamit upang ilarawan ang electrochemical reaction na nangyayari sa bawat electrode, at ang Fick's law ay ginagamit upang ilarawan ang diffusion phenomenon ng mga lithium particle sa loob ng electrode, at ang diffusion coefficient ay ipinapalagay na pare-pareho. Kapag nangyari ang isang kemikal na reaksyon, ang dami ng baterya ay nagbabago Napabayaan, sa diaphragm ng baterya, ang mga lithium ions ay dumaan sa diaphragm upang bumuo ng isang layer ng SEI film, na pinasimple sa isang film resistance. Hindi isinasaalang-alang ng modelo ng baterya ang paglitaw ng mga side reaction. Sa batayan ng [1], Fuller [1] et al. nagtatag ng equation na naglalarawan sa mga kemikal na katangian ng mga lithium-ion na baterya sa ilalim ng dilute solution theory, at nagtatag ng pangkalahatang modelo ng lithium-ion na baterya. Ang pag-aaral ng Fuller et al. ipinaliwanag ang koneksyon sa pagitan ng potensyal na bukas na circuit ng baterya ocP at ang SOC, at ang gawaing ito ay may malaking kahalagahan. Ang pananaliksik ay nagpapakita na ang relasyon sa pagitan ng OCP at SOc curve ay nonlinear, at ang relasyon sa pagitan ng kasalukuyang density at ng curve ay napakalapit. Kung mas malaki ang rate ng pagbabago ng OCP at SOc curve, mas pare-pareho ang kasalukuyang distribusyon ng density. Kasunod nito, sina Nalin at Giacomo et al. ginamit ang finite element method upang malutas ang kemikal na modelo ng lithium-ion na baterya batay sa mga nauna, at inihambing ang nalutas na modelo sa aktwal na mga katangian ng paglabas ng baterya.
