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【技術文章】鋰電池基本架構原理及模擬技術剖析

2021.11.15

「電能」和現代文明的發展密不可分,而在環保意識抬頭和近年碳中和的協議下,電動車的發展和需求也日益迫切。其中,「電池」更是扮演驅動電動車甚至是人類文明發展的關鍵元件之一。性能好的電池具有高能量密度的儲能和有效率的放能,能量密度和電池芯的電極/電解質材料及結構堆疊方式相關,而放能效率則會和電池使用次數及操作環境溫度高度相關。本文從標準鋰電池架構和相關基礎理論出發並介紹如何根據不同應用場合利用Ansys CFD針對電池做有效率的熱模擬分析,最後會著重於如何善用Ansys CFD分析電池模組散熱表現及針對一典型之鋰電池架構做案例演示。

 

標準鋰電池架構

        圖一為以NCA(LiNiCoAlO2)為正極材料的三元鋰電池示意圖,主要結構介紹如下:


圖一、三元NCA鋰電池架構示意圖

 

電流收集器(Current Collector)作用為電池充放電時,讓電子(e-)快速流通之通道,其材料需具有高電導率之特性以利電子流通並降低能量損耗,此例以鋁(Aluminum)和銅(Copper)為其電流收集器材料。

正極材料(Cathode)充電時正極材料中的電子會從鋰原子釋放出來;放電時電子和鋰離子會於此處結合為原本的正極材料穩定狀態,充放電反應和其作用原理請參考圖二。


  

圖二、三元鋰電池正極充放電反應

 

 

 

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鋰電池基本架構原理及模擬技術剖析
2021-11-15 11:40:00
2021-11-15 11:40:00
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