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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

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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


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.

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