Ada dua cara untuk memodelkan model baterai lithium. Salah satunya adalah melakukan sejumlah besar eksperimen pada baterai, mengakumulasi data eksperimental, mensimulasikan data yang dikumpulkan, dan meringkas hukum perubahan baterai lithium-ion; yang lain adalah melakukan sejumlah besar percobaan pada baterai lithium-ion. Penelitian tentang perilaku mikroskopis baterai ion, melalui deskripsi perilaku mikroskopis, dengan bantuan sarana komputer, menetapkan model teoritis. Model baterai lithium yang umum digunakan terutama termasuk model ketahanan internal, model sirkuit yang setara, model algoritma genetik, model jaringan saraf dan model elektrokimia.
Model baterai lithium
1. Model ketahanan internal model baterai lithium
Model ketahanan internal adalah model baterai paling sederhana, biasanya digunakan untuk memprediksi kapasitas baterai []. Secara umum, kapasitas baterai bervariasi dengan tegangan dan ketahanan internal. Karena tegangan akan berubah secara berbeda di bawah arus debit yang berbeda, para peneliti telah mencoba untuk membangun hubungan antara resistensi internal dan kapasitas. Namun, resistensi internal bukanlah nilai intrinsik, dan model ketahanan internal membutuhkan banyak data eksperimental. Misalnya, kapasitas maksimum baterai berubah pada suhu yang berbeda, tegangan output baterai berubah pada tingkat saat ini yang berbeda, dan ketahanan internal baterai berubah pada suhu yang berbeda. Menurut data yang diperoleh dari percobaan, ketahanan internal baterai digunakan untuk menentukan kapasitas baterai sesuai dengan lingkungan penggunaan baterai yang berbeda, sehingga model lebih dekat ke database.
2. Model sirkuit yang setara dari model baterai lithium
Karena baterai akan mencerminkan beberapa karakteristik resistensi dan kapasitas di bawah aksi saat ini, v.Johson16.] dkk mengusulkan agar sirkuit yang setara dapat digunakan untuk membangun model baterai untuk mensimulasikan kinerja baterai yang dinamis dan statis. Sirkuit setara dasar baterai lithium-ion, di mana V dan V mewakili tegangan sirkuit terbuka dan tegangan output baterai, R adalah ketahanan internal baterai, dan sirkuit paralel RG mensimulasikan karakteristik eksternal baterai.
3. Model algoritma genetik model baterai lithium
Model baterai lithium-ion berdasarkan algoritma genetik umumnya dapat menganalisis data eksperimental, memecahkan persamaan dan metode lain untuk membangun model untuk mensimulasikan karakteristik baterai. Tetapi karena reaksi kimia di dalam baterai sangat rumit, sulit untuk menemukan fungsi yang cocok untuk menggambarkan model baterai. Algoritma genetik mudah dihitung, dan fungsi output sangat fleksibel, dan dapat digunakan untuk membangun model baterai lithium-ion.
4. Model jaringan saraf model baterai lithium
Teliti kelayakan penggunaan algoritma jaringan saraf untuk membangun model baterai, membangun model baterai lithium-ion, dan berhasil memprediksi sisa daya baterai pada kendaraan listrik.
Algoritma jaringan saraf dan algoritma fuzzy dikombinasikan untuk menggunakan titik-titik kuat untuk menebus kekurangan dari dua algoritma untuk memperkirakan kapasitas sisa baterai lithium-ion dan meningkatkan akurasi estimasi algoritma tunggal.
5. Model elektrokimia model baterai lithium
Model elektrokimia didasarkan pada kimia dasar baterai. Model prinsip baterai lithium-ion secara bertahap didirikan berdasarkan penelitian West pada tahun 1982. Ketika mempelajari elektroda berpori yang terdiri dari partikel bahan aktif berserat, West menetapkan model elektroda berpori kuasi-dua dimensi, dengan asumsi bahwa fase larutan dalam baterai adalah sistem solusi biner, default koefisien difusi ke konstanta, dan proses difusi fase padat adalah Langkah kontrol, proses elektrokimia diabaikan. Karena baterai lithium juga merupakan sistem elektroda berpori, ketika mempelajari model baterai Li:LiClO4:TIS2, metode pemrosesan serupa diadopsi. Mempertimbangkan struktur baterai, struktur diafragma dimasukkan ke dalam model. Hasil penelitian Mao dkk menunjukkan bahwa semakin tipis pemisah, semakin banyak daya yang dapat dilepaskan baterai. Namun, karena model ini bukan model baterai sejati, ia hanya mempelajari prinsip elektroda tunggal, dan tidak memodelkan baterai secara keseluruhan, sehingga model tidak dapat sepenuhnya mensimulasikan karakteristik kimia baterai. Pada model di atas, diasumsikan bahwa proses interkalasi lithium ion sangat cepat, sehingga ada sistem keseimbangan elektrokimia pada antarmuka elektroda / elektrolit. Dengan kata lain, konsentrasi permukaan partikel OCP (Open Circuit Potential) baterai terkait dengan konsentrasi elektrolit di dekatnya.
Ketika Doyle sedang mempelajari baterai Li:PEO3LiCF3SO3:TiS2, ia mendirikan model baterai sejati berdasarkan model elektroda berpori. Persamaan Butler-Wolmer digunakan untuk menggambarkan reaksi elektrokimia yang terjadi pada setiap elektroda, dan hukum Fick digunakan untuk menggambarkan fenomena difusi partikel lithium di dalam elektroda, dan koefisien difusi diasumsikan sebagai konstanta. Ketika reaksi kimia terjadi, volume baterai berubah Terabaikan, pada diafragma baterai, ion lithium melewati diafragma untuk membentuk lapisan film SEI, yang disederhanakan menjadi ketahanan film. Model baterai tidak mempertimbangkan terjadinya reaksi samping. Atas dasar [1], Fuller [1] dkk. menetapkan persamaan yang menggambarkan karakteristik kimia baterai lithium-ion di bawah teori larutan encer, dan menetapkan model baterai lithium-ion umum. Studi Fuller dkk menjelaskan hubungan antara potensi sirkuit terbuka dari ocP baterai dan SOC, dan pekerjaan ini sangat penting. Penelitian menunjukkan bahwa hubungan antara OCP dan kurva SOc nonlinear, dan hubungan antara kepadatan saat ini dan kurva sangat dekat. Semakin besar tingkat perubahan kurva OCP dan SOc, semakin seragam distribusi kepadatan saat ini. Selanjutnya, Nalin dan Giacomo dkk menggunakan metode elemen terbatas untuk memecahkan model kimia baterai lithium-ion atas dasar pendahulunya, dan membandingkan model yang diselesaikan dengan karakteristik pelepasan baterai yang sebenarnya.
