Sistemi di gestione della batteria basati su modelli per batterie attuali e di nuova generazione - Physics World

La ricarica rapida è oggetto di numerose ricerche per l’implementazione diffusa delle batterie agli ioni di litio per i veicoli elettrici. Tuttavia, la carica a correnti elevate accelera diverse reazioni parassite che portano al degrado della cella, compromettendone la durata. Queste reazioni portano alla perdita di scorte di litio, perdita di materiale attivo e aumento dell'impedenza nella cella. Esempi di queste reazioni collaterali includono la crescita dello strato di interfase solido-elettrolita (SEI), la dissoluzione e la deposizione del metallo di transizione, la placcatura al litio e l'ossidazione del solvente. Questi meccanismi degradano la cellula e ne riducono il ciclo di vita.

I modelli di batterie multiscala basati sulla fisica risolvono le equazioni che governano i bilanci di carica e di massa all’interno della cella. Utilizzando questi modelli matematici dettagliati, è possibile studiare i meccanismi di degrado dei materiali e prevederne l'impatto sulla perdita di capacità in diverse condizioni operative. Questi modelli possono essere utilizzati per progettare nuove batterie con materiali appropriati e parametri di progettazione adatti a qualsiasi scopo.

Ancora più importante, questi modelli possono essere integrati con sistemi di gestione della batteria (BMS) per controllare le prestazioni della cella. Questi modelli possono inoltre essere utilizzati per progettare nuovi protocolli di ricarica che consentano prestazioni sicure e ottimali delle celle e sopprimano la degradazione del materiale cellulare. Il BMS monitora e mantiene la tensione, la corrente e la temperatura e stima gli stati interni della cella. Gli algoritmi BMS basati su modello richiedono codici veloci in grado di prevedere e stimare i parametri della batteria in tempo reale e controllare le prestazioni della batteria sotto carichi diversi.

Attualmente, il BMS implementa modelli di circuiti equivalenti che prevedono in modo inadeguato le prestazioni della cella per varie condizioni e parametri di progettazione. Questo webinar presenta gli attuali sforzi per spostare i modelli di BMS per le batterie attuali e di prossima generazione.

Una sessione interattiva di domande e risposte segue la presentazione.

Venkat Subramaniano è Ernest Dashiell Cockrell II Professore di Ingegneria presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Ingegneria dei Materiali, presso l'Università del Texas ad Austin (UT). Il Prof. Subramanian è un membro eletto della Electrochemical Society, dove ha ricoperto il ruolo di presidente eletto della divisione ECS di elettrochimica industriale ed ingegneria elettrochimica (IE&EE) e di redattore tecnico. È stato anche presidente eletto dell'Area 1e: (Ingegneria Elettrochimica) dell'AIChE. Il suo gruppo mira a diventare il gruppo leader a livello mondiale nei sistemi di gestione della batteria (BMS) basati su modelli.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/model-based-battery-management-systems-for-current-and-next-generation-batteries/