吴伟
,
蒋方明
,
陈治
,
汪颖
,
赵丰刚
,
曾毓群
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2013.13119
对复合电极介观微结构采用实验以及数值方法进行重构是开发锂离子电池孔尺度模型的基础和前提.本文采用Monte Carlo方法重构了LiCoO2电池正极的三维微结构,重构单元的特征尺寸为纳米量级,从而得到了明确区分活性材料、固体添加物以及孔相(电解液)的微结构,随后对重构电极进行了特征化分析,得到了微结构的连通性、比表面积等特征信息,并采用D3Q15 LBM模型计算了重构电极的有效热导率、电解液(或固相)的有效传输系数,电解液或固相的扭曲率.重建电极与实际电极的孔隙率、组分体积分数、相关函数等重要统计特性相一致.LB数值结果说明了有效传输参数与电极微构型的密切相关性.
关键词:
孔尺度模型
,
微结构重建
,
Monte Carlo
,
扭曲率
,
有效物性
,
格子Boltzmann
何绍阳
,
曾建邦
,
蒋方明
无机材料学报
doi:10.15541/jim20150051
实际锂离子电池石墨负极由鳞片状石墨层叠而成,具有明显的各向异性.本文基于椭球颗粒的模拟退火法对其进行三维微结构数值重建.重建微结构乃三相(孔或电解液、石墨和固体添加物)复合结构,很好地再现了实际电极各向异性特征.对重构电极进行特征化分析,得到了电极内固/孔相的连通率、比表面积以及孔径分布等信息;发现石墨颗粒尺寸对电极特性有重要的影响:椭球形石墨颗粒尺寸越大,则重建微结构的平均孔径越大,比表面积越小;相对于赤道半径,椭球颗粒的极半径对重建电极特性的影响更为明显.
关键词:
锂离子电池
,
石墨负极
,
微结构重建
,
模拟退火法
,
椭球颗粒
