مدل سازی و حل عددی فرایندهای الکتروشیمیایی باتری

منابع انرژی الکتریکی به طور گسترده ای در صنایع و کاربردهای روزمره مورد استفاده قرار می گیرند. تقاضا برای باتری های با انرژی وتوان بالا. خصوصا با افزایش تولید ماشین های هیبرید روز به روز رو به افزایش می باشد. یکی از مشکلات موجود در زمینه باتری ها، افزایش دمای باتری حین کار می باشد. این افزایش دما به علت تولید حرارت داخل باتری که بر اثر انجا واکنش های شیمیایی و الکتروشیمیایی تولید می شود، به وجود می آید. اگر بین حرارت تولید شده و اتلاف حرارت از دیواره های باتری به خارج موازنه ای صورت نگیرد، این عدم توازن باعث می شود تا دمای باتری بسیار بالا رفته و منجر به پدیده ای به نام گریز حرارتی (Thermal Runaway) گردد. در حال حاضر، روش متداول برای بررسی این پدیده استفاده از داده های تجربی می باشد. اما با استفاده ازمعادلات حاکم بر دینامیک باتری و ترکیب آن با معادله انرژی می توان این پدیده را به صورت عددی نیز مدل سازی نمود. از انجا که در مقالات و نشریات داخلی و خارجی معادلات امتقالی حاکم بر دینامیک باتری که به منظور حل عددی مورد استفاده قرار بگیرد. به صورت مدون کمتر موجود می باشد، در این مقاله ابتدا معادلات ماکرو – میکروسکوپی حاکم بر دینامیک باتریها ارائه شده است. همچنین با در نظر گرفتن فرایندهای موجود در باتری های سرب – اسید، این معادلات به باتری های سرب – اسید اعمال شده و دستگاه معادلات حاکم بر دینامیک باتری برای باتری های سرب – اسید به دست آمده است. در نهایت این دستگاه در حالت یک بعدی به روش جعبه ای کلر حل شده است. با حل این دستگاه، می توان رفتار حرارتی باتری مورد مطالعه قرار داده و تغییرات دمای آن را حین شرایط کاری بدست آورد.

کلیدواژه ها:

مدل سازی ماکرو - میکروسکوپی باتری ، معادلات انتقالی حاکم بر دینامیک باتری ، گریز حرارتی باتری ، حل عددی باتری