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莱斯大学开发新模型 用于微调电池性能

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时间:1900/1/1 0:00:00

据外媒报道,莱斯大学的工程师表示,一种预测电池性能的方法比目前的建模技术快10万倍,更简单、更有效,可以帮助制造性能更好的电池。

发现

莱斯大学布朗工程学院的材料科学家Ming Tang和研究生Fan Wang开发了一个分析模型,该模型指导电池模块的选择和设计,以及它们如何相互作用,而无需复杂的数值模拟。这个简化的模型可以免费在线访问,对于计算密集型算法来说,以不到10%的精度完成繁重的工作,帮助研究人员快速评估电池的速率能力。Tang表示,市场显然对这种创新模式有需求。在设计和优化电池时,几乎每个人都使用了一种称为P2D(伪二维)模拟的方法。这种方法被广泛使用,但操作成本很高。如果你想优化电池,这可能会特别有问题,因为有很多变量和参数需要仔细调整,以最大限度地提高性能,“他说,推动这项工作的原因是,我们意识到,我们需要更快、更透明的工具来加速设计过程,并提供简单明了的结果。数值模拟往往无法达到这样的结果。”电池优化通常涉及能量(可储存的电量)和功率密度(释放速率)之间的“永久权衡”,取决于材料、配置和内部结构,例如孔隙率。唐说:“有相当多的可调节结构参数需要优化。为了搜索参数空间并找到最佳组合,你通常需要进行数千次计算,有时甚至更多。”。这并非不可能,但需要很长时间。他说,使用MATLAB和Excel等常用软件,你可以操作Rice模型,甚至可以使用计算器。为了测试这个模型,研究人员用它来寻找普通全电池和半电池的最佳孔隙率和电极厚度。在这个过程中,他们发现电极具有“均匀反应”“镍锰钴和镍钴氧化铝等行为最适合需要厚电极来提高能量密度的应用。他们还发现,半电池(只有一个电极)固有地具有更好的倍率容量,因此其性能不能作为评估商用全电池中电极性能的可靠指标。

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