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摘要
高效电池管理系统可提高动力锂离子电池的安全性、运行效率和使用寿命,但此管理系统需要电解液中Li+浓度空间分布的准确信息.一般来讲, Li+浓度空间分布信息的获取要依赖于锂电池物理化学模型及其对应的求解算法.本文将准二维电化学模型用作锂电池物理化学模型,该模型可以提供全电池电解液中Li+浓度空间分布的完整信息.对于该模型的求解算法,传统的有限差分法在空间离散化扩散偏微分方程上通常需要花费大量时间,而本文提出了有限元法与θ法相结合的新算法,在有限元法中引入简单高效的线性基函数,用于在不同充放电模式下快速计算全电池电解液中Li+浓度的空间分布.本文数值计算结果表明:(1)对于频域,利用有限元法所得数值解与利用参数变换法所得解析解高度一致;(2)对于时域,利用有限元法与θ法相结合的方法所得数值解与利用有限差分法所得的数值解也有很好的一致性.本研究所提出的算法,为高速准确获取全电池电解液中Li+浓度空间分布提供了一种新的方法.
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