VEČSKALNO MODELIRANJE LITIJ-IONSKIH BATERIJ – OD TRANSPORTNIH POJAVOV DO TEMPERATURNEGA POBEGA ELEKTROKEMIJSKE CELICE

datum: 15.07.2021

kategorija: Sporočila za javnost

 

Raziskovalci Fakultete za strojništvo so objavili izviren modelski pristop za simuliranje procesov v baterijah, ki je osnovan na hipotezi, da nanoskopski transportni pojavi in rezultirajoča generacija toplote odločilno vplivajo na celotno verigo mehanizmov, ki lahko privedejo do temperaturnega pobega elektrokemijske celice. To je potrjeno z razvojem inovativnega večskalnega modelskega okvirja za simulacijo procesov v baterijah, ki je osnovan na kontinuumskem modelskem pristopu z izboljšano konsistentnostjo virtualnega popisa topologije elektrode in sklopitvijo s celotno verigo modelov generacije toplote in stranskih reakcij.

katr1

Shematski prikaz interakcij med glavnimi in stranskimi reakcijami ob upoštevanju transportnih pojavov in generacije toplote implementiranih v mezo-skalno inspiriran model topologije elektrode.

S predstavljenim baterijskim modelskim okvirjem je prvič možno modelirati heterogene, prostorsko in časovno razločene glavne in stranske reakcije, ki so relevantne za temperaturni pobeg med delovanjem baterije. To omogoča podroben vpogled v celotno verigo procesov od električnih in termičnih robnih pogojev, preko zasnove celice in lastnosti uporabljenih materialov do rasti SEI (»solid electrolyte interphase«) filma, njegove dekompozicije in posledičnih stranskih reakcij na anodi, katodi in elektrolitu, ki privedejo do temperaturnega pobega. Opisan napredni večskalni baterijski modelski okvir predstavlja pomemben prispevek k naprednemu virtualnemu razvoju baterij in krojenju zasnove baterij z ozirom na specifične aplikacije.

katr2

Shematski prikaz interakcij med glavnimi in stranskimi reakcijami ob upoštevanju transportnih pojavov in generacije toplote implementiranih v mezo-skalno inspiriran model topologije elektrode.

Opisan napredni modelski okvir, objavljen v reviji Energy Conversion and Management z visokim faktorjem vpliva (IF = 9.709), je predstavljal enega izmed ključnih modelov za virtualno vrednotenje varnosti baterij v H2020 projektu OBELICS - Optimization of scalaBle rEaltime modeLs and functIonal testing for e‐drive ConceptS, katerega konzorcij so sestavljale vodilne evropske industrijske in raziskovalne institucije. Modelski okvir je tudi eden pomembnejših eksploatacijskih rezultatov, saj je trenutno uporabljen v številnih mednarodnih javno financiranih interdisciplinarnih projektih (vključno s H2020 projektom BIG-MAP). Model je tudi integriran v profesionalno programsko okolje enega izmed vodilnih profesionalnih ponudnikov simulacijskih orodij za modeliranje pogonskih sistemov vozil.

Povezava do prispevka: 10.1016/j.enconman.2021.114036

 

nazaj na seznam