动力锂离子电池电极结构对其极化特性影响的仿真研究

基于COMSOL数值仿真平台构建锂离子动力电池电化学-热耦合模型,深入研究了正极材料厚度,正、负极材料颗粒半径与电池内部极化间的作用规律,并在此基础上,归纳阐明了动力锂离子电池放电电压平台衰退、放电周期骤减与电池内部极化间的内在关联。结果表明:正、负极活化极化随正极厚度的增加变化差异较大,正极活化极化在18~31 m V之间波动,而负极可达到260 m V;放电末期负极固相浓差极化急剧增加,最大值达到425 mV。正极颗粒半径对极化的影响较小;负极颗粒半径减小为原来的一半,即0.5Rn时放电中期的负极活化过电势约为55 mV,较1Rn降低45%左右。负极活化极化的增加将导致电池放电电压平台下降,负极活化极化和固相浓差极化在放电末期急剧增加,是电压提前达到放电截止电压的最主要原因。