Il existe deux façons de modéliser le modèle de batterie au lithium. L'une consiste à mener un grand nombre d'expériences sur la batterie, à accumuler des données expérimentales, à simuler les données collectées et à résumer la loi de changement de la batterie lithium-ion; l'autre consiste à mener un grand nombre d'expériences sur la batterie lithium-ion. Les recherches sur le comportement microscopique des batteries ioniques, à travers la description du comportement microscopique, à l'aide de moyens informatiques, établissent un modèle théorique. Les modèles de batterie au lithium couramment utilisés comprennent principalement le modèle de résistance interne, le modèle de circuit équivalent, le modèle d'algorithme génétique, le modèle de réseau neuronal et le modèle électrochimique.
Modèle de batterie au lithium
1. Le modèle de résistance interne du modèle de batterie au lithium
Le modèle de résistance interne est le modèle de batterie le plus simple, généralement utilisé pour prédire la capacité de la batterie []. De manière générale, la capacité de la batterie varie en fonction de la tension et de la résistance interne. Étant donné que la tension changera différemment sous différents courants de décharge, les chercheurs ont tenté d'établir la relation entre la résistance interne et la capacité. Cependant, la résistance interne n'est pas une valeur intrinsèque et le modèle de résistance interne nécessite de nombreuses données expérimentales. Par exemple, la capacité maximale de la batterie change à différentes températures, la tension de sortie de la batterie change à différents taux de courant et la résistance interne de la batterie change à différentes températures. Selon les données obtenues à partir de l'expérience, la résistance interne de la batterie est utilisée pour déterminer la capacité de la batterie en fonction des différents environnements d'utilisation de la batterie, de sorte que le modèle est plus proche d'une base de données.
2. Modèle de circuit équivalent du modèle de batterie au lithium
Parce que la batterie reflétera certaines des caractéristiques de résistance et de capacité sous l'action du courant, v.Johson16.] Et al. a proposé que le circuit équivalent puisse être utilisé pour construire un modèle de batterie afin de simuler les performances dynamiques et statiques de la batterie. Le circuit équivalent de base d'une batterie lithium-ion, où V et V représentent la tension en circuit ouvert et la tension de sortie de la batterie, R est la résistance interne de la batterie et le circuit parallèle RG simule les caractéristiques externes de la batterie.
3. Modèle d'algorithme génétique du modèle de batterie au lithium
Les modèles de batteries au lithium-ion basés sur des algorithmes génétiques peuvent généralement analyser des données expérimentales, résoudre des équations et d'autres méthodes pour construire des modèles pour simuler les caractéristiques de la batterie. Mais comme la réaction chimique à l'intérieur de la batterie est très compliquée, il est difficile de trouver une fonction appropriée pour décrire le modèle de batterie. L'algorithme génétique est facile à calculer et la fonction de sortie est très flexible et peut être utilisée pour construire un modèle de batterie lithium-ion.
4. Modèle de réseau neuronal du modèle de batterie au lithium
Recherchez la faisabilité d'utiliser des algorithmes de réseau neuronal pour construire des modèles de batterie, construire un modèle de batterie lithium-ion et prédire avec succès la puissance restante des batteries dans les véhicules électriques.
L'algorithme de réseau neuronal et l'algorithme flou sont combinés pour utiliser les points forts pour compenser les lacunes des deux algorithmes pour estimer la capacité restante de la batterie lithium-ion et améliorer la précision d'estimation de l'algorithme unique.
5. Le modèle électrochimique du modèle de batterie au lithium
Le modèle électrochimique est basé sur la chimie de base de la batterie. Le modèle principal de la batterie lithium-ion est progressivement établi sur la base des recherches de West&en 1982. Lors de l'étude d'électrodes poreuses composées de particules de matière active fibreuse, West a établi un modèle d'électrode poreuse quasi bidimensionnelle, en supposant que la phase de solution dans la batterie est un système de solution binaire, en faisant par défaut le coefficient de diffusion sur une constante, et le processus de diffusion en phase solide est L'étape de contrôle, le processus électrochimique est ignoré. Étant donné que la batterie au lithium est également un système d'électrodes poreuses, lors de l'étude du modèle de batterie Li: LiClO4: TIS2, une méthode de traitement similaire a été adoptée. Compte tenu de la structure de la batterie, la structure du diaphragme a été introduite dans le modèle. Les résultats de Mao et al. Les recherches de&montrent que plus le séparateur est fin, plus la batterie peut libérer de l'énergie. Cependant, comme ce modèle n'est pas un véritable modèle de batterie, il étudie uniquement le principe d'une seule électrode et ne modélise pas la batterie dans son ensemble, de sorte que le modèle ne peut pas simuler pleinement les caractéristiques chimiques de la batterie. Dans les modèles ci-dessus, on suppose que le processus d'intercalation des ions lithium est infiniment rapide, il existe donc un système d'équilibre électrochimique à l'interface électrode / électrolyte. En d'autres termes, la concentration de surface des particules OCP (Open Circuit Potential) de la batterie est liée à la concentration d'électrolyte à proximité.
Lorsque Doyle étudiait les batteries Li: PEO3LiCF3SO3: TiS2, il a établi un véritable modèle de batterie basé sur le modèle d'électrode poreuse. L'équation de Butler-Wolmer est utilisée pour décrire la réaction électrochimique qui se produit sur chaque électrode, et la loi de Fick&est utilisée pour décrire le phénomène de diffusion des particules de lithium à l'intérieur de l'électrode, et le coefficient de diffusion est supposé être une constante . Lorsqu'une réaction chimique se produit, le volume de la batterie change. Négligé, au niveau du diaphragme de la batterie, les ions lithium traversent le diaphragme pour former une couche de film SEI, qui est simplifiée en une résistance de film. Le modèle de batterie ne tient pas compte de l'apparition de réactions secondaires. Sur la base de [1], Fuller [1] et al. établi une équation décrivant les caractéristiques chimiques des batteries lithium-ion dans le cadre de la théorie de la solution diluée et établi un modèle général de batterie lithium-ion. L'étude de Fuller et al. a expliqué la connexion entre le potentiel de circuit ouvert de la batterie ocP et le SOC, et ce travail est d'une grande importance. La recherche montre que la relation entre la courbe OCP et SOc est non linéaire, et la relation entre la densité de courant et la courbe est très proche. Plus la vitesse de changement de la courbe OCP et SOc est élevée, plus la distribution de densité de courant est uniforme. Par la suite, Nalin et Giacomo et al. a utilisé la méthode des éléments finis pour résoudre le modèle chimique de la batterie lithium-ion sur la base des prédécesseurs, et a comparé le modèle résolu avec les caractéristiques réelles de décharge de la batterie.
