Investigación basada en un modelo electroquímico de los parámetros de diseño de electrodos gruesos de LiFePO
Autores: Franke-Lang, Robert; Kowal, Julia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Investigación basada en un modelo electroquímico de los parámetros de diseño de electrodos gruesos de LiFePO
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Simulación de procesos industriales
Palabras clave
Electrificación
Tren motriz
Baterías de iones de litio
Electrodo
Microestructura
Modelado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
La electrificación del tren motriz requiere un rendimiento mejorado de las baterías de ion de litio, principalmente en términos de densidad de energía y potencia. Pueden mejorarse optimizando el electrodo positivo, es decir, cambiando su tamaño, composición o morfología. Los electrodos gruesos aumentan la densidad de energía gravimétrica pero generalmente tienen un rendimiento ineficiente. Este trabajo presenta un enfoque de modelado 2D para comprender mejor los parámetros de diseño de un electrodo de LiFePO grueso basado en el modelo P2D y lo discute con valores literarios comunes. Con una macroestructura superior que proporciona un canal de transporte vertical para iones de litio, se podría desarrollar un enfoque simple para encontrar la mejor estructura de electrodo en términos de macro y microestructura para corrientes de hasta 4C. Cuanto más grueso sea el electrodo, más importantes son los caminos de transporte directo y válido dentro de toda la estructura porosa del electrodo. A una escala más pequeña, se identificaron el tamaño de partícula, el contenido de aglutinante, la porosidad y la tortuosidad como parámetros muy impactantes, y todos ellos pueden atribuirse a la microestructura. Tanto en el modelado como en la optimización del electrodo de las baterías de ion de litio, el conocimiento de la microestructura real es esencial, como ha demostrado la validación cruzada de un electrodo de fundición congelada celular y lamelar. Se presentó un procedimiento que utiliza el estudio paramétrico cuando se conocen pocos parámetros del modelo.
Descripción
La electrificación del tren motriz requiere un rendimiento mejorado de las baterías de ion de litio, principalmente en términos de densidad de energía y potencia. Pueden mejorarse optimizando el electrodo positivo, es decir, cambiando su tamaño, composición o morfología. Los electrodos gruesos aumentan la densidad de energía gravimétrica pero generalmente tienen un rendimiento ineficiente. Este trabajo presenta un enfoque de modelado 2D para comprender mejor los parámetros de diseño de un electrodo de LiFePO grueso basado en el modelo P2D y lo discute con valores literarios comunes. Con una macroestructura superior que proporciona un canal de transporte vertical para iones de litio, se podría desarrollar un enfoque simple para encontrar la mejor estructura de electrodo en términos de macro y microestructura para corrientes de hasta 4C. Cuanto más grueso sea el electrodo, más importantes son los caminos de transporte directo y válido dentro de toda la estructura porosa del electrodo. A una escala más pequeña, se identificaron el tamaño de partícula, el contenido de aglutinante, la porosidad y la tortuosidad como parámetros muy impactantes, y todos ellos pueden atribuirse a la microestructura. Tanto en el modelado como en la optimización del electrodo de las baterías de ion de litio, el conocimiento de la microestructura real es esencial, como ha demostrado la validación cruzada de un electrodo de fundición congelada celular y lamelar. Se presentó un procedimiento que utiliza el estudio paramétrico cuando se conocen pocos parámetros del modelo.