“华体会体育全站app”解析:锂离子电池的动力学过程及其数学描述

作者:华体会体育全站app发布时间:2022-12-05 00:10

本文摘要:从电子设备的电源,到新能源电动汽车的动力电源,锂离子电池早已了解到人类日常生活的方方面面。本文将以另一个视角率领大家了解锂离子电池内部,去想到在锂离子电池长时间充放电过程中,其内部再次发生了什么样的物理化学现象,以及如何利用数学方法对这些现象展开叙述。 所有的物理化学过程都是以几何结构为载体的,本文首先讲解了锂离子电池的几何结构,然后以此为基础讲解了锂离子电池的动力学过程及其数学叙述。

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从电子设备的电源,到新能源电动汽车的动力电源,锂离子电池早已了解到人类日常生活的方方面面。本文将以另一个视角率领大家了解锂离子电池内部,去想到在锂离子电池长时间充放电过程中,其内部再次发生了什么样的物理化学现象,以及如何利用数学方法对这些现象展开叙述。

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  所有的物理化学过程都是以几何结构为载体的,本文首先讲解了锂离子电池的几何结构,然后以此为基础讲解了锂离子电池的动力学过程及其数学叙述。  1.锂离子电池的三明治结构图1锂离子电池结构  所有的锂离子电池,还包括有所不同体系(钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元和磷酸铁锂等)和有所不同生产工艺(一维和碟片等),其内部都是由若干基本的单元构成的,如图1(a)红色方框右图。  该基本单元又可以分成5个区,如图1(b)右图,从左到右依序是:负极集流体、负极极片、隔绝膜、负极极片和负极集流体。

其中,于是以、负极集流体一般分别为铝箔和铜箔;于是以、负极极片是由活性材料、导电材料和粘接剂等混合之后均匀分布涂在正、负极集流体上构成的一层多孔介质,可以通过电解液;隔绝膜为容许锂离子通过但不容许电子通过的多孔介质。  这种基本单元的结构在外形上与三明治十分相近,因此也将该基本单元形容成三明治结构。

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该三明治结构,也是锂离子电池所有物理化学过程的载体,接下来将以此为基础对锂离子电池的动力学过程(物理化学过程)展开解释。  2.锂离子电池的动力学过程图2锂离子电池动力学过程的原理图  当锂离子电池终端电路(终端阻抗或者外部电源)中时,就不会经常出现一系列的物理化学变化。本节以锂离子放电过程为事例,来说明了锂离子电池内部的动力学过程。电池过程与放电过程的原理是一样的,区别只是电荷运动的方向忽略。

  图2(a)为几种锂离子电池及其用于过程的转身,图2(b)为锂离子电池动力学过程的原理图。为了便于创建模型,活性材料被修改成球形,负极用LixC6回应,负极用LiMOy回应。


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