LiCoO2电池正极微结构重构及有效传输系数预测

采用MonteCarlo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几十纳米量级,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.通过对重构电极的特征化分析,得到了微结构中特定相的连通性和扭曲率、组分体积分数的空间分布、比表面积、孔径分布等特征信息.采用D3Q15格子Boltzmann模型（LBM）计算了该重构电极的有效热导率、电解液（或固相）的有效传输系数.同时发现,与随机行走方法以及Bruggemann关系式计算获得的扭曲率数值相比,LBM预测值更可靠....

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Published in物理化学学报 Vol. 29; no. 11; pp. 2361 - 2370
Main Author 吴伟 蒋方明 曾建邦
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国科学院大学,北京100049%中国科学院广州能源研究所先进能源系统实验室,中国科学院可再生能源重点实验室,广州510640 2013
中国科学院广州能源研究所先进能源系统实验室,中国科学院可再生能源重点实验室,广州510640
Subjects
Carlo方法
Monte
微结构重建
扭曲率
有效传输系数
格子Boltzmann方法
特征化
锂离子电池孔尺度模型
随机行走方法
Effective transport coefficient
有效传输系数
Tortuosity
微结构重建
随机行走方法
格子Boltzmann方法
Lattice Boltzmann method
Random walk method
Characterization
锂离子电池孔尺度模型
Monte Carlo approach
特征化
Pore-scale modeling to lithium-ion battery
扭曲率
Monte Carlo方法
Microstructure reconstruction
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ISSN1000-6818
DOI10.3866/PKU.WHXB201309032

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Summary:采用MonteCarlo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几十纳米量级,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.通过对重构电极的特征化分析,得到了微结构中特定相的连通性和扭曲率、组分体积分数的空间分布、比表面积、孔径分布等特征信息.采用D3Q15格子Boltzmann模型（LBM）计算了该重构电极的有效热导率、电解液（或固相）的有效传输系数.同时发现,与随机行走方法以及Bruggemann关系式计算获得的扭曲率数值相比,LBM预测值更可靠.
Bibliography:WU Wei, JIANG Fang-Ming, ZENG Jian-Bang（1 Laboratory of Advanced Energy Systems, CAS Key Laboratory of Renewable Energy, Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinese Aeademy of Sciences, Guangzhou 510640, P. R. China; 2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, P. R. China）
11-1892/06
Pore-scale modeling to lithium-ion battery; Microstructure reconstruction; Monte Carlo approach; Characterization; Tortuosity; Effective transport coefficient Lattice Boltzmann method： Random walk method
Understanding the impact of microstructure of lithium-ion battery electrodes on performance is important for the development of relevant technologies. In the present work, the Monte Carlo Ising model was extended for the reconstruction of three-dimensional （3D） microstructure of a LiCoO2 lithium-ion battery cathode. The electrode is reconstructed with a resolution on the scale of 50 nanometers, which allows three individual phases to be evidently distinguished： LiCoO2 particles as the active material, pores or
ISSN:1000-6818
DOI:10.3866/PKU.WHXB201309032