1D-Lithium-Ionen-Akku-Modell für das Tutorial Kapazitätsabfall

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Nebenreaktionen und Degradationsprozesse können zu einer Reihe von unerwünschten Effekten führen, die einen Kapazitätsverlust in Lithium-Ionen-Akkus verursachen. Typischerweise erfolgt die Alterung aufgrund mehrerer komplexer Phänomene und Reaktionen, die gleichzeitig an verschiedenen Stellen im Akku auftreten, und die Degradationsrate variiert zwischen bestimmten Stufen während eines Ladezyklus, je nach Potenzial, lokaler Konzentration, Temperatur und Stromrichtung. Verschiedene Zellmaterialien altern unterschiedlich, und die Kombination verschiedener Materialien kann zu einer weiteren Beschleunigung der Alterung führen, zum Beispiel aufgrund von "Crosstalk"-Elektrodenmaterialien.

Dieses Tutorial zeigt, wie man die Alterung der negativen Graphitelektrode in einem Lithium-Ionen-Akku modelliert, bei der eine parasitäre Reaktion, die eine Festkörper-Elektrolyt-Grenzfläche (Solid-Electrolyte Interface, SEI) bildet, zu einem irreversiblen Verlust an zyklusfähigem Lithium führt. Das Modell berücksichtigt auch die Auswirkung zunehmender Potenzialverluste aufgrund des Widerstands des wachsenden SEI-Films auf den Elektrodenpartikeln sowie die Auswirkung eines verringerten Elektrolytvolumenanteils auf den Ladungstransport im Elektrolyten.

Dieses Beispiel veranschaulicht Anwendungen diesen Typs, die mit den folgenden Produkten erstellt wurden: