电池化成建模：加速的SEI生长、多物种反应与不可逆膨胀
材料科学
2023-07-25 v2
摘要
本工作提出了一种用于锂离子电池化成循环与老化初期SEI生长过程的半经验模型。通过结合追踪半电池平衡电势的全电池模型、SEI生长动力学的零维模型以及电池厚度膨胀的半经验描述，所得模型复现了在2.5 Ah软包电池上测得的实验趋势，包括计算的首圈效率、实测的电池厚度变化以及首充dQ/dV信号中的电解液还原峰。本工作还引入了SEI生长增强形式，能够对循环与老化过程中的SEI生长进行统一描述。该特性可支持未来对电池全生命周期中路径依赖老化的建模应用。该模型进一步提供了多种SEI反应的均匀化表示，从而能够研究化成过程中溶剂与添加剂的消耗。本工作弥合了SEI生长的电化学描述与面向改进工业电池制造过程控制的应用之间的鸿沟，其中电池化成是至关重要但耗时的最后一步。我们设想该化成模型可用于预测化成协议与电解液体系对SEI钝化及相应电池寿命的影响。
引用
@article{arxiv.2305.18722,
title = {Modeling battery formation: boosted SEI growth, multi-species reactions, and irreversible expansion},
author = {Andrew Weng and Everardo Olide and Iaroslav Kovalchuk and Jason B. Siegel and Anna Stefanopoulou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.18722},
year = {2023}
}
备注
Submitted to the Journal of the Electrochemical Society on May 24, 2023