分级锂离子电池高倍率运行的广义单粒子模型：系统推导与验证
化学物理
2019-07-23 v1
摘要
本文从由单一化学组分、均匀尺寸球形电极颗粒组成的半电池（脱）嵌极的多孔电极理论模型（即 Newman 模型）出发，推导了单粒子模型（SPM）。推导采用基于热电压尺度与（脱）锂过程中过电位特征变化尺度之间差异的正式渐近方法。针对 NMC、石墨和 LFP，对 SPM 与多孔电极理论（PET）模型的解进行比较，用以确定 SPM 能给出准确预测的工况。对于大多数化学体系，即使在中等（脱）嵌速率下，PET 模型与 SPM 之间也存在明显偏差，这可归因于电解质中的空间不均匀性。这促使我们计算 SPM 的一个修正项。将其纳入模型后，精度显著提升。本文还推导了可描述含多种电极颗粒尺寸（或化学组分）分级电极的广义 SPM。含修正项的广义 SPM 结果与完整 PET 模型在活性电极材料为 NMC 或石墨时吻合良好。
引用
@article{arxiv.1907.09410,
title = {Generalised single particle models for high-rate operation of graded lithium-ion electrodes: systematic derivation and validation},
author = {G. Richardson and I. Korotkin and R. Ranom. M. Castle and J. M. Foster},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.09410},
year = {2019}
}