El uso de modelos matemáticos ayudará al diseño de baterías de litio.

Con la rápida actualización de los productos electrónicos en el mundo y el vigoroso desarrollo de la industria automotriz de nueva energía, la red eléctrica inteligente y el almacenamiento de energía de las centrales eléctricas, las baterías de iones de litio son el núcleo de estas industrias modernas de alta tecnología y ocupan una posición fundamental. . Las ventajas y desventajas del diseño de baterías determinan directamente el destino de las empresas eléctricas de litio en una feroz competencia en el mercado.

Todo el tiempo, para las principales empresas de electricidad de litio en China, el diseño de las baterías proviene de repetidos experimentos. Aunque el rendimiento final de la batería se ha optimizado, ha consumido una gran cantidad de mano de obra, recursos materiales y tiempo, incluidos muchos investigadores altamente capacitados. Con la creciente complejidad del sistema de batería, las empresas invertirán cada vez más en el diseño de la batería, pero el diseño del rendimiento de la batería no es necesariamente una proporción de mejora.

Este método de diseño ineficiente es también una de las razones importantes por las que la tecnología de diseño de baterías nacionales siempre se queda atrás en el extranjero. Sin embargo, es aún más lamentable que muchas empresas aún no se hayan dado cuenta de este problema. Quizás algunas empresas con una buena base de investigación y desarrollo lo sepan, pero no saben cómo coordinar la mano de obra y encontrar formas adecuadas de solucionarlo.

El modelo matemático de la batería de iones de litio es parametrizar los índices físicos y los índices de diseño de electrodos de varios materiales utilizados en la batería. Mediante cálculos matemáticos se obtienen las propiedades de carga y descarga, multiplicador y ciclo de la batería. Por lo tanto, al ajustar uno o más de estos parámetros, se puede usar para diseñar baterías, predecir el rendimiento de la batería y optimizar su propósito.

Por ejemplo, la escala de partículas de diferentes materiales activos conducirá a diferentes tasas de utilización del material, lo que afectará la capacidad del electrodo, lo que ayudará a los diseñadores de baterías a seleccionar materiales activos. Además, la densidad de aplastamiento del electrodo y la porosidad del electrodo también afectarán el rendimiento final de la batería. Usando el modelo, se puede calcular el efecto de diferente densidad de aplastamiento o porosidad en el rendimiento de la batería, y se puede optimizar el diseño y el proceso de fabricación del electrodo.

El Dr. Maozhiyu, del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Waterloo en Canadá, publicó recientemente sus hallazgos en revistas como la American Electrochemical Society y la International Journal of Electrochemistry sobre cómo se utilizan los modelos matemáticos en el campo de las baterías de iones de litio. Cómo orientar el diseño y la optimización del electrodo de iones de litio de manera eficiente.

Este estudio puede liberar a los investigadores del litio de los experimentos que requieren mucho tiempo y establecer vínculos entre los materiales activos, el diseño de electrodos y el rendimiento de la batería, lo que permite a los ingenieros considerar cuantitativamente el diseño de la batería desde el punto de vista de los materiales, los procesos y el diseño de los electrodos. Optimización del proceso de fabricación y análisis del modelo de falla, lo que abrió nuevas ideas y la dirección del desarrollo de baterías de iones de litio. Además, también se puede utilizar para analizar la cinética de reacción del electrodo, comprender su mecanismo de reacción interno y brindar orientación teórica a los trabajadores de I + D de baterías.

Gaogong Li-Yi publicará los resultados de la investigación del Dr. Maozhiyu uno tras otro. Como ejemplo concreto de la aplicación de modelos matemáticos en el diseño de baterías de iones de litio, la Dra. Maozhiyu también da la bienvenida a varios ingenieros y académicos de investigación y desarrollo de tecnología relacionada con el litio para que se comuniquen con ella (Correo electrónico: Zhiyumao@gmail.com).

El Dr. Maozhiyu se graduó en el Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Waterloo, Canadá. Durante su doctorado, se dedicó principalmente al estudio de modelos de electrodos y mecanismos de disminución de la longevidad de las celdas de energía de iones de litio comerciales. Desarrolló técnicas de identificación de modelos para materiales activos comerciales de baterías de iones de litio. Se establece el sistema de evaluación de la duración de la batería.

El modelo matemático que desarrolló jugó un papel importante en el diseño y optimización de los electrodos de las baterías de iones de litio. Durante este período, publicó 5 artículos de ingeniería en revistas autorizadas del primer autor en el campo de la electricidad de litio, como "Journal of Electricality" y "Electricica Acta".

El Dr. Maozhiyu tiene siete años de experiencia en investigación teórica sobre ingeniería de baterías de iones de litio y dos años de experiencia en el desarrollo comercial de baterías de iones de litio. Ha realizado una investigación sistemática y en profundidad sobre la cinética de reacción involucrada en los electrodos de fosfato de hierro y litio. También fue responsable del diseño experimental y la gestión de proyectos del proyecto de tecnología común "JS-208" de la Central Electric Vehicle Industry Alliance. Desde septiembre de 2016, ha continuado sus estudios en Canadá para la investigación postdoctoral y se unió a Newtech PowerInc. como investigador científico. Es el principal responsable del desarrollo e industrialización de nuevos materiales eléctricos de litio y nuevos sistemas de almacenamiento de energía.

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