شبیه سازی الکتروشیمیایی-حرارتی اتصال کوتاه و دشارژ پالسی باتری‌ لیتیوم منگنز برای کاربرد خودروی الکتریکی

باتری‌های لیتیوم یون، به عنوان یک منبع ذخیره انرژی جدید و قابل شارژ در خودروهای الکتریکی مورد توجه قرار می‌گیرند. در این زمینه، باتری‌های لیتیوم آهن منگنز به عنوان یک نسل جدید از باتری‌های لیتیوم یون وارد می‌شوند. این باتری‌ها با چگالی انرژی کمتری نسبت به سایر نسخه‌ها، اما با عمر زندگی بلندتر، پایداری شیمیایی و دمایی بهتر، امنیت بیشتر و ویژگی‌های دیگر برخوردار هستند. در این مقاله، با استفاده از مدل سازی الکتروشیمیایی-حرارتی برای بررسی تاثیر دمای محیط بر رفتار تخلیه یک باتری لیتیوم-یون (lib) ارائه شده است همچنین بررسی اثر پالسی بر روی فرآیند دشارژ نیز بررسی شده است. با مقایسه منحنی‌های تخلیه آزمایشگاهی برای نرخ‌های تخلیه ازc0.5 تا c5 و دماهای محیطی 15، 25، 35 و 45°c با نتایج مدل‌سازی، این تحقیق اعتبار مدل‌سازی دو بعدی توزیع پتانسیل و چگالی جریان در الکترودهای یک lib به عنوان یک تابع از زمان تخلیه در حین تخلیه گالوانواستاتیک با استفاده از روش المان محدود را تایید می‌کند. نرخ تولید حرارت به عنوان تابعی از زمان تخلیه و مکان روی الکترودها محاسبه می‌شود تا توزیع دمای lib بر اساس نتایج مدل‌سازی توزیع پتانسیل و چگالی جریان پیش‌بینی گردد. توزیع‌های دما حاصل از مدل‌سازی با اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی به خوبی همخوانی دارند.

electrochemical-thermal simulation of lithium-manganese battery for electric vehicle application

in today s world, the development of the automotive industry and the increasing number of vehicles have led to air pollution and a reduction in fossil fuel resources. a proposed solution to these challenges is the use of electric vehicles. lithium-ion batteries, as a new and rechargeable energy storage source for electric vehicles, have gained attention. in this context, lithium iron manganese batteries emerge as a new generation of lithium-ion batteries. despite their lower energy density compared to other versions, these batteries offer a longer lifespan, better chemical and thermal stability, increased safety, and other favorable characteristics. this article introduces an electrochemical-thermal modeling approach to investigate the impact of environmental temperature on the discharge behavior of a lithium-ion battery (lib). by comparing experimental discharge curves across discharge rates from 0.5 to 5 c and environmental temperatures of 15, 25, 35, and 45°c with modeling results, this research validates the credibility of two-dimensional modeling. this modeling focuses on the potential and current density distributions on the electrodes of a lib, acting as a function of discharge time during galvanostatic discharge using the finite element method. heat generation rates, as a function of discharge time and electrode position, are calculated to predict the temperature distributions of the lib based on the modeling results of potential and current density distributions and also the effect of pulse discharge is analyzed. the temperature distributions obtained from the modeling align well with experimental measurements.