[發明專利]一種流體鋰氧電池功率平衡模型算法

在審

• 申請號: 202011390131.7
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112487735A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 汪秋婷;沃奇中;戚偉;肖鐸;劉泓
• 申請（專利權）人: 浙大城市學院
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G16C20/10
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

1.一種流體鋰氧電池功率平衡模型算法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、設計測試單體電池的測試裝置；設置測試壓降條件，并測量不同陰極離子流速V_RVC下，流體鋰氧電池的實際輸出功率；

步驟2、建立鋰氧流單體電池的輸出功率P_out的半經驗模型，利用測試數據計算鋰氧流單體電池的輸出功率P_out和功率損耗P_loss；

步驟3、設計長度L、寬度W和厚度σ的棱柱狀堆棧流體鋰氧電池結構模型；

步驟4、計算棱柱狀堆棧流體鋰氧電池模型的輸出功率P_out，建立棱柱狀堆棧流體鋰氧電池的輸出功率P_out與體積的半經驗擬合函數；計算功率損失P_loss和凈功率P_N；

步驟5、設計最大限度地提高鋰氧流單體電池的輸出功率P_out且減少鋰氧流單體電池的功率損失P_loss的多孔玻璃態碳電極：利用兩片GF/F-Whatman玻璃纖維過濾器，分離多孔玻璃態碳電極和鋰離子電極。

2.根據權利要求1所述流體鋰氧電池功率平衡模型算法，其特征在于，步驟1具體包括如下步驟：

步驟1.1、設置測試壓降條件：增大測試裝置中鋰氧流單體電池內多孔玻璃態碳電極的入口面積，減小多孔玻璃態碳電極的出口面積；

步驟1.2、在多孔玻璃態碳電極中不同陰極離子流速V_RVC下，測量流體鋰氧電池的實際輸出功率。

3.根據權利要求1所述流體鋰氧電池功率平衡模型算法，其特征在于：步驟2具體包括如下步驟：

步驟2.1、計算鋰氧流單體電池的輸出功率P_out，建立鋰氧流單體電池的輸出功率P_out的半經驗模型：

將流體鋰氧電池的實際輸出功率與流體鋰氧電池的陰極離子流速V_RVC關聯，設鋰氧流單體電池的輸出功率P_out只取決于陰極面積，陰極面積與玻璃態碳電極總孔表面和體積相關；記錄不同充放電電壓條件下鋰氧流單體電池的輸出功率P_out與陰極離子流速V_RVC，并將記錄的鋰氧流單體電池的輸出功率P_out與陰極離子流速V_RVC擬合得到關系曲線；利用插值算法建立鋰氧流單體電池的輸出功率P_out的半經驗模型：

上式中，為鋰氧流單體電池的輸出功率密度，A和P₀為擬合常數，v_τ為與時間常數相關的流速，v_RVC為玻璃態碳電極中的陰極離子流速；

步驟2.2、測得不同陰極體積流量速率V下通過流體鋰氧電池的壓降Δp，并記錄該值；計算鋰氧流單體電池的與陰極離子相關的功率損耗P_loss：

上式中，η為流速效率，Δp為壓降，V為體積流量速率；則功率損失P_loss取決于沿流動方向穿過多孔玻璃態碳電極的壓降Δp和體積流量速率V；由Forchheimer方程得壓降Δp取決于玻璃態碳電極的磁導率k、慣性因子β和多孔玻璃態碳電極的長度L；Forchheimer方程為：

Δp/L＝(μ/k)·v+(ρβ/2)·v² (3)

上式中，μ為液體電解質的動態粘度；ρ是液體電解質的密度；k表示玻璃態碳電極的磁導率，磁導率k為對穿過多孔介質的流動粘性阻力；β為流體的慣性因子。