شبیه سازی الکتروشیمیایی-حرارتی باتری لیتیوم-یون الکترولیت پلیمر حالت جامد

نرخ های بالای شارژ و تخلیه باعث بالا رفتن دما در باتری می شود. بالا رفتن دما ممکن است تا حدی باشدکه باعث ایجاد انفجار و آتش سوزی بشود. از این رو در نظر گرفتن تاثیرات دمایی در شبیه سازی و طراحی بهینه باتری مورد توجه است. در این مقاله میکرو باتری موجود با استفاده از روش المان محدود و با استفاده از نرم افزار کامسول و اتصال فیزیک باتری لیتیوم یون و انتقال حرارت در جامدات شبیه سازی شده است. معادلات استفاده شده شامل قانون اهم، قانون فیک، قانون بقای انرژی و معادله باتلر والمر می باشد تاثیر الکتروشیمی به صورت منبع گرما در معادله ی بقای انرژی در نظر گرفته شده است. برخی خواص مانند ضریب نفوذ، رسانایی الکتریکی، سرعت واکنش و ... به صورت تابعی از دما در نظر گرفته شده که باعث می شود شبیه سازی به واقعیت نزدیک تر شده و تاثیر دما بر معادلات الکتروشیمی مشاهده شود. هندسه مسئله شامل ستون های آند و کاتد می باشد که الکترولیت پلیمر جامد میان آن ها قرار دارد. آند و کاتد به ترتیب از جنس گرافیت و نمک لیتیوم کبالت است. ارتفاع ستون ها μm۶۰ و ضخامت الکترولیت μm ۵ می باشد. الکترولیت شامل پلیمر PEO می باشد که نمک ۱.۵M LiTSFI در آن حل شده است. نتایج شبیه سازی الکتروشیمیایی-دمایی در قالب نمودار تخلیه با داده های موجود در مقاله مقایسه و صحت سنجی شده و سپس تاثیر ضخامت آند و کاتد بر عملکرد باتری بررسی گردیده است.

کلیدواژه ها:

باتری لیتیوم یون ، شبیه سازی الکتروشیمیایی ، الکترولیت پلیمر حالت جامد ، شبیه سازی حرارتی