锂浆料电池多物理场耦合模拟仿真研究
文献类型:学位论文
作者 | 杨锟 |
答辩日期 | 2022-06-01 |
文献子类 | 硕士 |
授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
导师 | 张海涛 |
关键词 | 储能机制,锂浆料电池,电化学模拟,多物理场,Soc分布 |
英文摘要 | 发展可再生能源取代对化石能源的依赖是实现碳中和、减缓气候变化的关键,清洁能源的不稳定性使得发展新型大规模储能技术成为迫切需要。锂浆料电池兼具锂离子电池工作电压高、能量密度大的特点和氧化还原液流电池储能与反应模块解耦、可灵活配置的优点,使其成为一种有广阔前景的电化学储能技术。但由于其系统复杂、倍率性能较低,使得传统实验手段研究较为困难。针对该挑战,我们利用模拟仿真结合实验验证的手段,围绕锂浆料电池静态和流动状态下的性能进行了研究,取得进展如下:(1) 使用了激光粒度仪、SEM、XRD、BET测试和流变性测试的手段,测定了所需模拟的电极浆料的物理与化学特性。并使用静态二维电化学仿真的方式对比了几种流动通道的电化学性能,并且通过对比实验数据确定了电极界面电阻的合理设置大小。结果发现电极浆料表现出幂律非牛顿流体的行为,浆料矩形通道截面设计具有最高的体积容量,浆料与集流体的界面电阻估算值约为1400 mΩ/m2。(2) 提出了一个新的锂浆料液流电池 (SRFB) 的动态三维多物理场耦合模型。该模型可研究浆体电池的流体动力学、锂电极反应的电化学、锂在固相颗粒中的输运以及储料罐中的质量平衡。引入一个物质传递方程,将浆料流动域内空间上的固体锂浓度变化转化为电极表面局部反应源,有助于准确描述涉及流动和对流的SRFB荷电状态。基于该模型,对LFP和LTO两种电极浆料进行了模拟,研究SRFB的流体力学与电化学性能关系,模拟结果与实验结果吻合较好。并对LFP体系的各项电化学性能模拟仿真结果进行了分析,验证了该模型在SRFB优化设计中的进一步应用的潜力。 |
语种 | 中文 |
源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/61011] ![]() |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨锟. 锂浆料电池多物理场耦合模拟仿真研究[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2022. |
入库方式: OAI收割
来源:过程工程研究所
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