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[發明專利]一種流體鋰氧電池功率平衡模型算法在審

專利信息
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
地址: 310015 浙*** 國省代碼: 浙江;33
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 一種 流體 電池 功率 平衡 模型 算法
【權利要求書】:

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VRVC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Pout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Pout和功率損耗Ploss;

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Pout,建立棱柱狀堆棧流體鋰氧電池的輸出功率Pout與體積的半經驗擬合函數;計算功率損失Ploss和凈功率PN;

步驟5、設計最大限度地提高鋰氧流單體電池的輸出功率Pout且減少鋰氧流單體電池的功率損失Ploss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VRVC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Pout,建立鋰氧流單體電池的輸出功率Pout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VRVC關聯,設鋰氧流單體電池的輸出功率Pout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Pout與陰極離子流速VRVC,并將記錄的鋰氧流單體電池的輸出功率Pout與陰極離子流速VRVC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Pout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,vτ為與時間常數相關的流速,vRVC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Ploss

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Ploss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。

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