非等温条件下的锂离子电池建模
化学物理
2024-11-25 v1
摘要
本文提出了一个用于非等温锂离子电池的非平衡热力学模型。使用对热、质量、电荷传输和化学反应均具有重要意义的耦合系数，对电池各层的温度、浓度和电势分布进行了建模。电极表面采用过剩性质进行建模。在早期工作的基础上，我们加入了电极中的锂扩散，并解释了由Peltier和Soret效应引起的电池热特征。我们证明了该模型与热力学第二定律一致，即稳态下由熵通量计算出的熵产生等于通量-力乘积之和的积分。该方法在电化学电池建模中很有价值，因为它能揭示不一致性。该模型针对典型的锂离子电池材料进行了求解。盐和溶剂的传输耦合系数导致了显著的浓差极化。热极化则可忽略不计。我们表明，零值热通量并不一定等同于零温度梯度。这些结果对于旨在避免局部热点的努力具有重要意义。我们提供了一个程序代码用于测试和应用。该程序旨在解决由电极表面提出的动态边值问题。
引用
@article{arxiv.2411.14506,
title = {Lithium-ion battery modelling for nonisothermal conditions},
author = {Felix Schloms and Øystein Gullbrekken and Signe Kjelstrup},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.14506},
year = {2024}
}