电池单元的几何缩放及其对关键性能指标的影响

本文提出了一种计算轻量级的圆柱形锂离子电池单元缩放模型，旨在用于早期电池设计空间探索。该模型将选定的几何和电极级设计变量（包括电池高度、电池直径、正极活性负载和正极孔隙率）映射到电池级性能指标，如容量、直流内阻、质量、体积和卷绕长度。通过比较预测的容量、内阻和卷绕长度，该缩放模型针对可用的圆柱形电池数据进行了验证。随后，经验证的模型被用于单电池设计空间探索和全局敏感性分析，以评估容量、内阻、质量能量密度和体积能量密度。结果确定了主要设计变量、有利的参数方向以及电池几何形状、电极负载、电阻和能量密度之间的关键权衡。所提出的模型为未来集成到更高级别的电池系统和车辆优化框架中提供了基础。