Има два начина за моделиране на модела на литиева батерия. Единият е да се проведат голям брой експерименти върху батерията, да се натрупат експериментални данни, да се симулират събраните данни и да се обобщи законът за промяна на литиево-йонната батерия; другият е да се проведат голям брой експерименти върху литиево-йонната батерия. Изследването на микроскопичното поведение на йонните батерии, чрез описание на микроскопичното поведение, с помощта на компютърни средства, установява теоретичен модел. Често използваните модели литиеви батерии включват главно модел с вътрешно съпротивление, модел на еквивалентна схема, модел на генетичен алгоритъм, модел на невронна мрежа и електрохимичен модел.
Модел на литиева батерия
1. Модел на вътрешно съпротивление на модела на литиева батерия
Моделът с вътрешно съпротивление е най-простият модел на батерията, обикновено използван за прогнозиране на капацитета на батерията []. Най-общо казано, капацитетът на батерията варира в зависимост от напрежението и вътрешното съпротивление. Тъй като напрежението ще се променя по различен начин при различните разрядни токове, изследователите се опитват да установят връзката между вътрешното съпротивление и капацитета. Вътрешното съпротивление обаче не е присъща стойност и моделът за вътрешно съпротивление изисква много експериментални данни. Например, максималният капацитет на батерията се променя при различни температури, изходното напрежение на батерията се променя при различни скорости на тока и вътрешното съпротивление на батерията се променя при различни температури. Според данните, получени от експеримента, вътрешното съпротивление на батерията се използва за определяне на капацитета на батерията според различната среда на използване на батерията, така че моделът е по-близо до база данни.
2. Модел на еквивалентна схема на модел на литиева батерия
Тъй като батерията ще отразява някои от характеристиките на съпротивлението и капацитета под действието на ток, v.Johson16.] И сътр. предложи еквивалентната схема да се използва за изграждане на модел на батерията, за да се симулират динамичните и статичните характеристики на батерията. Основната еквивалентна схема на литиево-йонна батерия, където V и V представляват напрежението на отворена верига и изходното напрежение на батерията, R е вътрешното съпротивление на батерията, а RG паралелната верига симулира външните характеристики на батерията.
3. Модел на генетичен алгоритъм на модел на литиева батерия
Моделите на литиево-йонни батерии, базирани на генетични алгоритми, обикновено могат да анализират експериментални данни, да решават уравнения и други методи за изграждане на модели за симулиране на характеристиките на батерията. Но тъй като химическата реакция вътре в батерията е много сложна, е трудно да се намери подходяща функция за описание на модела на батерията. Генетичният алгоритъм е лесен за изчисляване, а изходната функция е много гъвкава и може да се използва за изграждане на модел на литиево-йонна батерия.
4. Модел на невронна мрежа на модел литиева батерия
Проучете възможността за използване на алгоритми на невронна мрежа за изграждане на модели батерии, изграждане на модел на литиево-йонна батерия и успешно прогнозиране на оставащата мощност на батериите в електрическите превозни средства.
Алгоритъмът на невронната мрежа и размитият алгоритъм се комбинират, за да се използват силните страни, за да се компенсират недостатъците на двата алгоритма, за да се оцени оставащият капацитет на литиево-йонната батерия и да се подобри точността на оценката на единичния алгоритъм.
5. Електрохимичният модел на модела на литиевата батерия
Електрохимичният модел се основава на основната химия на батерията. Принципният модел на литиево-йонната батерия постепенно се установява въз основа на изследванията на West' през 1982 г. При изследване на порести електроди, съставени от влакнести частици активен материал, Уест установява квази-двуизмерен модел на порести електроди, приемайки че фазата на разтвора в батерията е двоична разтворна система, като коефициентът на дифузия по подразбиране е константа, а процесът на дифузия в твърда фаза е Контролният етап, електрохимичният процес се игнорира. Тъй като литиевата батерия е и пореста електродна система, при изучаването на модела на батерията Li: LiClO4: TIS2 е приет подобен метод на обработка. Като се има предвид структурата на батерията, структурата на диафрагмата е въведена в модела. Резултатите от Mao et al. Изследванията на&# 39 показват, че колкото по-тънък е сепараторът, толкова повече енергия може да освободи батерията. Тъй като обаче този модел не е истински модел на батерията, той изучава само принципа на един електрод и не моделира батерията като цяло, така че моделът не може да симулира напълно химичните характеристики на батерията. В горните модели се приема, че процесът на литиево-йонна интеркалация е безкрайно бърз, така че има електрохимична равновесна система на интерфейса електрод / електролит. С други думи, концентрацията на OCP (потенциал за отворена верига) на повърхността на частиците на батерията е свързана с близката концентрация на електролит.
Когато Дойл изучава Li: PEO3LiCF3SO3: TiS2 батерии, той установява истински модел на батерията, базиран на модела на порести електроди. Уравнението на Бътлър-Волмър се използва за описване на електрохимичната реакция, която протича на всеки електрод, а законът на Fick' се използва за описание на дифузионния феномен на литиеви частици вътре в електрода, а коефициентът на дифузия се приема за константа . Когато възникне химическа реакция, обемът на батерията се променя Пренебрегван, при мембраната на батерията литиевите йони преминават през диафрагмата, за да образуват слой от SEI филм, който се опростява до филмово съпротивление. Моделът на батерията не отчита появата на странични реакции. Въз основа на [1], Fuller [1] и сътр. установи уравнение, описващо химичните характеристики на литиево-йонните батерии съгласно теорията за разредения разтвор, и установи общ модел на литиево-йонни батерии. Изследването на Fuller et al. обясни връзката между потенциала на отворена верига на акумулатора ocP и SOC и тази работа е от голямо значение. Изследването показва, че връзката между кривата OCP и SOc е нелинейна и връзката между плътността на тока и кривата е много близка. Колкото по-голяма е скоростта на промяна на кривата OCP и SOc, толкова по-равномерно е разпределението на плътността на тока. Впоследствие Nalin и Giacomo et al. използва метода на крайните елементи за решаване на химичния модел на литиево-йонната батерия въз основа на предшествениците и сравнява решения модел с действителните характеристики на разреждане на батерията.
