基于多孔电极理论的更快铅酸电池仿真：I. 物理模型

本文提出了一个放电铅酸电池等温多孔电极模型，其中包含对浓溶液理论的扩展，该扩展考虑了排除体积效应、局部压力变化以及详细的微观水平衡。该方法考虑了三个通常被忽略的物理现象：对流、压力扩散以及液体体积随荷电状态的变化。对控制方程的重新标度揭示了一组控制电池响应的基本无量纲参数。在仅一维空间变化的电池中，放电总体积变化和非均匀压力被证明是高阶效应。开发了数值解并用于预测在一系列 C-rate 下的瞬态电池电压与内部浓度分布。放电容量对 C-rate 的依赖性显著偏离 Peukert 简单幂律：在低 C-rate 下容量受浓度限制，在高 C-rate 下受电压限制。该模型拟合实验数据，显示出良好的一致性。