 |
ظرفیت محو شدن یک باتری لیتیوم یونی
معرفی
واکنش‌های جانبی و فرآیندهای تخریب ممکن است منجر به تعدادی از اثرات نامطلوب مختلف شود که باعث کاهش ظرفیت باتری‌های لیتیوم یون می‌شود. به طور معمول، پیری به دلیل پدیده ها و واکنش های پیچیده متعددی رخ می دهد که به طور همزمان در مکان های مختلف باتری رخ می دهد. نرخ تخریب بین مراحل مختلف در طول یک چرخه بار، بسته به پتانسیل، غلظت محلی، دما و همچنین جهت جریان متفاوت است. مواد سلولی مختلف به طور متفاوتی پیر می شوند، و ترکیب مواد مختلف ممکن است منجر به پیری بیشتر شود، به عنوان مثال به دلیل مواد الکترود “تقاطع”.
این مدل نشان می‌دهد که چگونه می‌توان پیری در الکترود گرافیتی منفی را در یک باتری لیتیوم یونی مدلسازی کرد، جایی که واکنش تشکیل‌دهنده رابط جامد-الکترولیت انگلی (SEI) منجر به از دست دادن غیرقابل برگشت لیتیوم چرخه‌پذیر می‌شود. این مدل همچنین شامل اثر افزایش تلفات بالقوه به دلیل مقاومت لایه SEI در حال رشد بر روی ذرات الکترود، و همچنین اثر کاهش کسر حجمی الکترولیت بر انتقال بار الکترولیت است.
تعریف مدل
شیمی باتری و واکنش پیری
مدل سلول باتری با استفاده از رابط باتری لیتیوم یون ایجاد شده است. این مدل از الگوی مدل باتری لیتیوم یونی 1 بعدی برای آموزش محو شدن ظرفیت استفاده می کند که شامل فیزیک، هندسه و مش یک باتری لیتیوم یونی است. توضیحات دقیق تر در مورد نحوه راه اندازی این نوع مدل را می توان در نمونه مدل باتری لیتیوم یون ایزوترمال 1D یافت . مدل الگوی مدل باتری لیتیوم یونی 1 بعدی برای آموزش محو شدن ظرفیت، هیچ واکنش یا مکانیزم محو شدن ظرفیت ندارد. آنها به شرح زیر در این مدل گنجانده شده اند.
علاوه بر واکنش گرافیت-لیتیوم اصلی بر روی الکترود منفی، واکنش کاهش لیتیوم/حلال انگلی زیر نیز در مدل گنجانده شده است:
که در آن S حلال (کربنات اتیلن، EC) و P SEI محصول تشکیل شده در واکنش است. تولید P SEI منجر به از دست دادن لیتیوم قابل چرخش در باتری و همچنین افزایش مقاومت لایه SEI ( مرجع 1 و شماره 2 ) و کاهش کسر حجمی الکترولیت در الکترود منفی می شود.
بیان جنبشی برای واکنش تشکیل SEI بر اساس مقاله ای از اکستروم و لیندبرگ ( مراجعه 3) است.). در این مقاله تشکیل SEI توسط سینتیک در ترکیب با یک فرآیند انتشار از طریق فیلم SEI تشکیل‌شده محدود می‌شود و در نتیجه پیری با ضخیم شدن فیلم کند می‌شود. علاوه بر این، هنگامی که ذرات الکترود گرافیتی منبسط می‌شوند، در حین ورود به الکترود منفی، پیری نیز به دلیل “ترک خوردن” فیلم SEI تسریع می‌شود. نرخ انبساط گرافیت هم به وضعیت بار و هم به جریان درونی بستگی دارد. واکنش تشکیل SEI یک واکنش کاهش در نظر گرفته می‌شود که منجر به نرخ‌های واکنش بالاتر برای پتانسیل‌های کمتر (یعنی وضعیت شارژ باتری) می‌شود. مقادیر پارامترهای مدل با استفاده از یک مدل صفر بعدی توده‌ای، به داده‌های تجربی در طول دوچرخه‌سواری و پیری تقویم برای بارهای مختلف برای یک سلول گرافیت/LFP در دمای 45 درجه سانتیگراد برازش داده می‌شوند.
در این مثال مدل، مدل 0D بالا گسترش یافته و به یک مدل باتری لیتیوم یونی 1 بعدی با استفاده از الکترودهای گرافیت/NCA اعمال می شود. سینتیک واکنش انگلی با بیان سینتیک زیر برای چگالی جریان محلی روی سطح ذره، i loc، SEI (واحد SI: A/m 2 ) در الکترود گرافیت منفی توصیف می‌شود:
(1)
اینجا
• | i loc,1C,ref (A/m2 ) چگالی جریان محلی مربوط به نرخ تخلیه 1C است. |
• | HK (1) یک تابع ضریب انبساط گرافیت بدون بعد است (بستگی به وضعیت شارژ گرافیت دارد). هنگ کنگ در حین بینابینی صفر است. |
• | J (1) چگالی جریان تبادل بدون بعد برای واکنش انگلی. |
• | α (1) ضریب انتقال واکنش کاهش الکتروشیمیایی. |
• | η SEI (V) مازاد پتانسیل است، با فرض پتانسیل تعادل 0 V در مقابل لیتیوم. |
• | q SEI (C/m 2 ) بار انباشته شده محلی به دلیل تشکیل SEI است. |
• | f (1/s) یک پارامتر غیر بعدی توده‌ای است که بر اساس ویژگی‌های فیلم SEI است. |
بخش گونه های انحلال-رسوب گره الکترود متخلخل برای حل یک درجه آزادی اضافی برای پیگیری غلظت SEI تشکیل شده، c SEI (mol/m 3 )، در الکترود متخلخل با توجه به موارد زیر استفاده می شود:
ضریب استوکیومتری گونه SEI در واکنش کجاست .q SEI بالا با توجه به c SEI نسبت مستقیم دارد :
(2)
که در آن A v (1/m) سطح الکترود است.
محاسبه مقاومت فیلم
سپس ضخامت لایه SEI، فیلم δ ، از غلظت SEI به صورت زیر محاسبه می شود:
که در آن M P ( 0.16 کیلوگرم بر مول) وزن مولی و ρ P ( 1600 کیلوگرم بر متر مکعب ) چگالی محصول تشکیل شده توسط واکنش جانبی است. ضخامت لایه اولیه در t=0، فیلم δ ، 0 ، 1 نانومتر در نظر گرفته شده است.
سپس مقاومت لایه SEI، فیلم R ( Ω · m 2 ) که در الکترود منفی استفاده می شود، از زیر محاسبه می شود:
چرخه بارگذاری، رویدادها و جریان کاربردی
سوئیچینگ بین مراحل مختلف چرخه بار توسط ویژگی مرزی چرخه شارژ-تخلیه مبتنی بر رویداد مدلسازی می‌شود.
باتری در حالت های عملیاتی به ترتیب زیر چرخه می شود:
1 | شارژ جریان ثابت در 1 درجه سانتیگراد تا زمانی که ولتاژ سلول از 4.1 ولت بیشتر شود |
2 | شارژ ولتاژ ثابت در 4.1 ولت تا زمانی که جریان شارژ به زیر C/20 (0.81 A) کاهش یابد |
3 | تخلیه جریان ثابت در 1 درجه سانتیگراد تا زمانی که ولتاژ سلول به زیر 2.5 ولت کاهش یابد |
عامل شتاب دهنده زمان
معمولاً یک باتری برای نشان دادن افت ظرفیت بارز به چرخه‌های زیادی نیاز دارد و بنابراین معمولاً می‌توان تفاوت‌های افزایشی چرخه به چرخه در رفتار دوچرخه‌سواری را بسیار کوچک فرض کرد.
با این فرض که هر چرخه شارژ-دشارژ شبیه سازی شده در مدل نشان دهنده یک رفتار پیری متوسط برای تعداد بیشتری از چرخه τ است، و با فرض بیشتر اینکه، در یک چرخه شارژ- تخلیه کامل، تمام لیتیوم جذب شده در لایه SEI قابل مشاهده است. همانطور که از الکترود منفی ناشی می شود، افت ظرفیت را می توان با بازنویسی استوکیومتری واکنش تشکیل SEI با افزودن فرمول واکنش تسریع کرد.
به
منجر به
در اینجا τ را می توان به عنوان یک عامل شتاب دهنده زمان مشاهده کرد، که نشان دهنده تعداد چرخه واقعی هر چرخه باتری شبیه سازی شده باید باشد. در مدل τ روی 250 تنظیم شده است.
پس پردازش (طراحی)
مدل محو شدن ظرفیت متغیرهای فیلتر را در تعاریف تعریف می کند که برای تعیین شروع چرخه تخلیه ( dch_start_filter )، چرخه شارژ ( ch_start_filter )، اولین چرخه ( first_cycle_filter ) و آخرین چرخه (l ast_cycle_filter ) برای چرخه بار اعمال شده در طول استفاده می شود. شارژ-دشارژ باتری این متغیرها هنگام رسم نتایج پس از حل مدل مورد استفاده قرار می گیرند. پس پردازش را در دستورالعمل مدلسازی زیر ببینید.
نتایج و بحث
شکل 1 ولتاژ سلول در حین تخلیه را برای اعداد سیکل های مختلف نشان می دهد.
شکل 1: ولتاژ سلول در حین تخلیه.
شکل 2 و شکل 3 به ترتیب ظرفیت نسبی را در برابر زمان و تعداد چرخه نشان می دهد. هم ظرفیت بر اساس مقدار کل لیتیوم قابل چرخش و هم ظرفیت تخلیه اسمی 1C (بر اساس زمان صرف شده در طول بخش تخلیه 1C از چرخه بار) به طور مداوم کاهش می‌یابد، اما با نرخ محو شدن ظرفیت بالاتر در سیکل‌های اول. هر دو ظرفیت به طور مشابه، حدود 20٪ در طول 2000 چرخه مطالعه کاهش می یابند، که نشان می دهد که عامل اصلی کاهش ظرفیت تخلیه 1 C، از دست دادن لیتیوم است، و نه افزایش قابل توجه مقاومت داخلی به دلیل تشکیل فیلم یا بدتر شدن انتقال یون در الکترود منفی
شکل 2: ظرفیت در برابر کل زمان دوچرخه سواری انباشته شده.
شکل 3: ظرفیت در برابر تعداد چرخه.
شکل 4 تغییر در کسر حجمی الکترولیت را نشان می دهد. به دلیل سرعت تشکیل SEI به طور متوسط در نزدیکی جداکننده، کاهش کسر حجمی الکترولیت در آنجا بارزتر است. روند مشابهی در شکل 5 مشاهده می شود که تغییر در افت پتانسیل را در فیلم SEI نشان می دهد. با توجه به مقدار بیشتر SEI تشکیل شده در نزدیکی جداکننده، افزایش افت پتانسیل در آنجا بیشتر است.
شکل 4: کسر حجمی الکترولیت در مقابل عدد سیکل.
شکل 5: افت پتانسیل فیلم SEI در مقابل تعداد سیکل.
در نهایت، حالت های بار محلی در الکترودها در مرزهای رو به جداکننده در شکل 6 نشان داده شده است .
شکل 6: حالت شارژ محلی در مرزهای جداکننده-الکترود.
منابع
1. P. Ramadass، B. Haran، P. Gomadam، R. White، و B. Popov، “توسعه اولین اصول مدل محو شدن ظرفیت برای سلول های لیتیوم یونی”، J. Electrochemical Society , vol. 151، شماره 2، صفحات A196–A203، 2004.
2. G. Ning، R. White و B. Popov، “یک مدل عمر چرخه تعمیم یافته باتری های قابل شارژ لیتیوم یون”، Electrochimica Acta ، جلد 51، صفحات 2012-2022، 2006.
3. H. Ekström و G. Lindbergh “مدلی برای پیش بینی محو شدن ظرفیت به دلیل تشکیل SEI در یک سلول تجاری Graphite/LiFePO 4 “، J. Electrochemical Society, vol 162, pp. A1003-A1007, 2015.
مسیر کتابخانه برنامه: Battery_Design_Module/Batteries,_Lithium-ion/capacity_fade
دستورالعمل های مدل سازی
این آموزش را با باز کردن یک فایل seed که حاوی یک مدل باتری 1 بعدی است، بدون هیچ گونه واکنش محو شدن ظرفیت یا مکانیسمی که اضافه شده است، شروع کنید.
کتابخانه های کاربردی
1 | از منوی File ، Application Libraries را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Application Libraries ، Battery Design Module>Batteries, Lithium-Ion>capacity_fade_seed را در درخت انتخاب کنید . |
3 |  روی Open کلیک کنید . |
باتری لیتیوم یونی (LIION)
این مدل را در حالت جریان ثابت-ولتاژ ثابت (CCCV) با استفاده از گره مرزی چرخه شارژ-دشارژ اجرا کنید.
چرخه شارژ-تخلیه 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1) را گسترش دهید . |
2 | روی Component 1 (comp1)>Lithium-Ion Battery (liion) کلیک راست کرده و Electrode>Charge-Discharge Cycling را انتخاب کنید . |
3 | فقط مرز 4 را انتخاب کنید. |
4 | در پنجره تنظیمات برای چرخه شارژ-تخلیه ، قسمت تنظیمات تخلیه را پیدا کنید . |
5 | در قسمت متن I dch ، -i_1C را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن V min ، E_min را تایپ کنید . |
7 | قسمت تنظیمات شارژ را پیدا کنید . در قسمت متن I ch ، i_1C را تایپ کنید . |
8 | در قسمت متن V max ، E_max را تایپ کنید . |
9 | کادر بررسی شامل شارژ ولتاژ ثابت را انتخاب کنید . |
10 | در قسمت بالای متن I ، I_min_ch را تایپ کنید . |
11 | قسمت Start Mode را پیدا کنید . از لیست شروع با ، ابتدا شارژ را انتخاب کنید . |
الکترود متخلخل 1
اکنون از عملکرد گونه های انحلال-رسوب برای تعریف ضخامت لایه SEI روی الکترود منفی استفاده کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، روی Porous Electrode 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای الکترود متخلخل ، روی قسمت Dissolving-Depositing Species کلیک کنید . |
3 |  روی افزودن کلیک کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
گونه ها | چگالی (KG/M^3) | جرم مولی (KG/MOL) |
شاید | rho_sei | M_تو هستی |
می‌توانید کنترل کنید که آیا تغییر حجم ناشی از انحلال گونه‌های رسوب‌دهنده بر الکترولیت و/یا کسر حجمی الکترود تأثیر بگذارد. در این حالت فرض می کنیم که SEI تشکیل شده فقط کسر حجمی الکترولیت را کاهش می دهد.
5 | کادر بررسی Add volume change to electrode volume fraction را پاک کنید . |
همچنین یک مقاومت فیلم که به ضخامت فیلم رسوب شده بستگی دارد اضافه کنید.
6 | برای گسترش بخش Film Resistance کلیک کنید . از لیست مقاومت فیلم ، ضخامت و رسانایی را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متنی s 0 ، dfilm_0 را تایپ کنید . |
8 | از لیست Δs ، کل تغییر ضخامت فیلم (liion/pce1) را انتخاب کنید . |
9 | در قسمت متن فیلم σ ، kappa_film را تایپ کنید . |
واکنش الکترود متخلخل 2
یک واکنش الکترود متخلخل دوم را روی الکترود منفی اضافه کنید تا واکنش کاهش SEI تشکیل لیتیوم/حلال انگلی را در نظر بگیرید و ضریب استوکیومتری را برای واکنش تخریب تنظیم کنید.
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Porous Electrode Reaction را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واکنش الکترود متخلخل ، بخش پتانسیل تعادل را پیدا کنید . |
3 | از لیست Eq ، User defined را انتخاب کنید . بخش سینتیک الکترود را پیدا کنید . از لیست i loc,expr ، User defined را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، I_SEI*(cycle_no>0) را تایپ کنید . متغیر I_SEI قبلاً در فایل seed تعریف شده بود. تعریف را در گره Component 1>Definitions>Variables 1 پیدا می کنید . |
4 | قسمت ضرایب استوکیومتری را پیدا کنید . در قسمت متن ν Li θ ، -(t_factor-1) را تایپ کنید . پارامتر t_factor برای سرعت بخشیدن به محو شدن ظرفیت در هر سیکل شبیه سازی شده استفاده می شود. می توانید در مورد نحوه تعریف پارامتر در مستندات مدل بالا بیشتر بخوانید. |
5 | در جدول ضرایب استوکیومتری برای گونه های انحلال-رسوب کننده: تنظیمات زیر را وارد کنید: |
گونه ها | ضریب استوکیومتری (1) |
شاید | t_factor |
6 | برای گسترش بخش Heat of Reaction کلیک کنید . از لیست، User defined را انتخاب کنید . این فقط یک تنظیم آرایشی برای جلوگیری از گزارش گره مواد از ویژگی های مواد از دست رفته است. تنظیمات Heat of Reaction در مدل استفاده نشده است. |
تعاریف (COMP1)
همچنین یک اپراتور یکپارچه سازی دامنه با نام پیش فرض intop1 اضافه کنید . در طول پس پردازش برای ادغام مقدار لیتیوم قابل چرخش در باتری به منظور محاسبه ظرفیت باقیمانده استفاده خواهد شد.
ادغام 1 (در اول)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Nonlocal Couplings کلیک کرده و Integration را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ادغام ، بخش انتخاب منبع را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، الکترود منفی را انتخاب کنید . |
مطالعه 1
بخش فیزیک مدل اکنون کامل شده است. قبل از محاسبه تنظیمات حل کننده را تغییر دهید.
راه حل 1 (sol1)
در نوار ابزار مطالعه ، روی 
Show Default Solver کلیک کنید .
Show Default Solver کلیک کنید .مرحله 1: راه اندازی توزیع فعلی
واکنش پیری را در مرحله مطالعه اولیه غیرفعال کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 1 ، روی مرحله 1: راه‌اندازی توزیع فعلی کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای راه‌اندازی توزیع فعلی ، بخش انتخاب فیزیک و متغیرها را پیدا کنید . |
3 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
4 | در درخت، Component 1 (comp1)>Lithium-Ion Battery (lion)>Porous Electrode 1>Porous Electrode Reaction 2 را انتخاب کنید . |
5 | کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید . |
راه حل 1 (sol1)
یک شرط توقف اضافه کنید که از یک متغیر شماره چرخه comp1.cycle_no که در گره Component 1>Definitions>Variables 1 تعریف شده است استفاده کند . این متغیر به نوبه خود مبتنی بر یک متغیر داخلی است که توسط گره Charge-Discharge Cycling تعریف شده است.
1 | در پنجره Model Builder ، گره Solution 1 (sol1) را گسترش دهید . |
2 | روی Study 1>Solver Configurations>Solution 1 (sol1)>Time-Dependent Solver 1 کلیک راست کرده و Stop Condition را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای وضعیت توقف ، قسمت عبارات توقف را پیدا کنید . |
4 |  روی افزودن کلیک کنید . |
5 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
بیان را متوقف کنید | توقف کنید اگر | فعال | شرح |
comp1.cycle_no>(no_cycles) | درست (>=1) | √ | توقف بیان 1 |
6 | قسمت Output at Stop را پیدا کنید . از لیست افزودن راه حل ، مراحل قبل و بعد از توقف را انتخاب کنید . |
با فعال کردن ذخیره محلول قبل و بعد از رویدادها، داده های حل برای اولین و آخرین مرحله زمانی از مراحل جریان شارژ ثابت، ولتاژ ثابت و جریان تخلیه ثابت ذخیره می شود.
7 | کادر بررسی Add warning را پاک کنید . |
8 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک کنید . |
9 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
10 | تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . برای این مدل ما علاقه ای به نمودارهای پیش فرض نداریم. |
11 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . مدل باید در حدود یک دقیقه یا بیشتر حل شود. |
نتایج
با استفاده از متغیرهای E_cell> و I_cell که در گره Component 1>Definitions>Variables 1 تعریف شده‌اند ، می‌توانید نمودار اولین چرخه بارگذاری را به صورت زیر ایجاد کنید:
چرخه بار
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Load cycle را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . چک باکس Two y-axes را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | روی Load cycle کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
I_cell | آ | جریان سلولی |
فیلتر 1
1 | روی Global 1 کلیک راست کرده و Filter را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای فیلتر ، قسمت انتخاب نقطه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت عبارت Logical for inclusion text، first_cycle_filter را تایپ کنید . |
جهانی 2
1 | در پنجره Model Builder ، در Results>Load cycle روی Global 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis را پیدا کنید . |
3 | Select the Plot on secondary y-axis check box. |
4 | Locate the y-Axis Data section. In the table, enter the following settings: |
EXPRESSION | UNIT | DESCRIPTION |
E_cell | V | Cell potential |
5 | In the Load cycle toolbar, click  Plot. |
Discharge curve comparison
The following creates a comparison plot of the constant current discharge curves (Figure 1).
1 | In the Home toolbar, click  Add Plot Group and choose 1D Plot Group. |
2 | In the Settings window for 1D Plot Group, type Discharge curve comparison in the Label text field. |
3 | Locate the Title section. From the Title type list, choose Manual. |
4 | In the Title text area, type Color Legend: Number of cycles. |
5 | Locate the Plot Settings section. |
6 | Select the y-axis label check box. In the associated text field, type Cell potential (V). |
Global 1
1 | روی مقایسه منحنی تخلیه کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
سلول الکترونیکی | V | ولتاژ تخلیه |
4 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Expression ، (t-liion.cdc1.t_dch_start) را تایپ کنید . |
گره Charge-Discharge Cycling آخرین زمان تغییر به حالت تخلیه را در متغیر liion.cdc1.t_dch_start ذخیره می کند . از این رو عبارت فوق زمان سپری شده از زمان شروع تخلیه در هر چرخه را مشخص می کند.
فیلتر 1
1 | روی Global 1 کلیک راست کرده و Filter را انتخاب کنید . |
مدل seed حاوی تعدادی تعاریف برای متغیرهای فیلتر است که در گره Component 1>Definitions>Variables 1 تعریف شده است . این متغیرها بسته به وضعیت شارژ باتری، مقدار 1 یا 0 دارند. در بخش پس پردازش این آموزش، از این متغیرهای فیلتر به طور گسترده برای فیلتر کردن محدوده های زمانی مختلف داده های راه حل استفاده خواهیم کرد.
2 | در پنجره تنظیمات برای فیلتر ، قسمت انتخاب نقطه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت عبارت Logical for inclusion متن، dch_filter را تایپ کنید . |
4 | قسمت Line Segment Selection را پیدا کنید . چک باکس Decreasing x را پاک کنید . |
بیان رنگ 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Global 1 کلیک راست کرده و Color Expression را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Color Expression ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، cycle_no را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار مقایسه منحنی تخلیه ، روی  Plot کلیک کنید . |
افت پتانسیل لایه SEI در 1C
شکل زیر با استفاده از متغیر liion.deltaphi که توسط بخش Film Resistance گره متخلخل الکترود 1 تعریف شده است ، نموداری از افت پتانسیل روی لایه SEI ایجاد می کند ( شکل 5 ).
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، افت پتانسیل لایه SEI در 1C را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
5 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در فیلد نوشتاری مرتبط، Drop پتانسیل روی لایه SEI (V) را تایپ کنید . |
نمودار نقطه 1
1 | روی افت پتانسیل لایه SEI در 1C کلیک راست کرده و Point Graph را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات نمودار نقطه‌ای ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن Expression ، -liion.deltaphi را تایپ کنید . |
5 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن Expression ، cycle_no را تایپ کنید . |
7 | چک باکس Description را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، شماره چرخه را تایپ کنید . |
8 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
9 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
10 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
در کلکتور جریان الکترود منفی |
فیلتر 1
1 | روی Point Graph 1 کلیک راست کرده و Filter را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای فیلتر ، قسمت انتخاب نقطه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت عبارت Logical for inclusion متن، dch_start_filter را تایپ کنید . |
نمودار نقطه 2
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results> لایه SEI افت پتانسیل در 1C را کلیک کرده و روی Point Graph 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار نقطه ، بخش انتخاب را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط مرز 2 را انتخاب کنید. |
5 | قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
در جداکننده الکترود منفی |
6 | در افت پتانسیل لایه SEI در نوار ابزار 1C ، روی  Plot کلیک کنید . |
کسر حجمی الکترولیت
1 | در پنجره Model Builder ، روی افت پتانسیل لایه SEI در 1C کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
کسر حجمی الکترولیت در نتیجه SEI تشکیل شده کاهش می یابد. کسر حجمی ( شکل 4 ) را به صورت زیر رسم کنید:
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، کسر حجمی الکترولیت را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . در قسمت نوشتاری برچسب محور y ، کسر حجمی الکترولیت (1) را تایپ کنید . |
نمودار نقطه 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره کسر حجمی Electrolyte را گسترش دهید ، سپس روی Point Graph 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات نمودار نقطه‌ای ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text liion.epsl را تایپ کنید . |
نمودار نقطه 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Point Graph 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات نمودار نقطه‌ای ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text عبارت down(liion.epsl) را تایپ کنید . |
عملگر down() در این مورد نشان می دهد که باید از مقدار سمت الکترود نقطه استفاده شود، نه میانگین پیش فرض مقادیر در هر طرف.
4 | در نوار ابزار کسر حجمی الکترولیت ، روی  Plot کلیک کنید . |
ظرفیت در مقابل زمان
اکنون ظرفیت را بر حسب زمان رسم کنید ( شکل 2 ). ظرفیت باقیمانده را به دو صورت محاسبه خواهیم کرد: 1) بر اساس انتگرال بار مورد استفاده برای تشکیل لایه SEI و 2) بر اساس زمان سپری شده در طول تخلیه 1C.
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، ظرفیت در برابر زمان را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
5 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Time (days) (d) را تایپ کنید . |
6 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، ظرفیت نسبی (1) را تایپ کنید . |
جهانی 1
1 | روی Capacity vs. time کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
(Q0-comp1.intop1(Q_SEI))/(Q0) | 1 |
4 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت Expression text t*t_factor را تایپ کنید . |
6 | چک باکس Description را انتخاب کنید . |
7 | از لیست واحد ، d را انتخاب کنید . |
8 | در قسمت متن توضیحات ، Time (days) را تایپ کنید . |
9 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
10 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
بر پایه لیتیوم قابل چرخش |
فیلتر 1
1 | روی Global 1 کلیک راست کرده و Filter را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای فیلتر ، قسمت انتخاب نقطه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت عبارت Logical for inclusion متن، ch_start_filter را تایپ کنید . |
جهانی 2
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Capacity vs. روی Global 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
(t-liion.cdc1.t_dch_start)/1[h] | 1 |
4 | قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
ظرفیت تخلیه اسمی 1C |
ظرفیت در مقابل زمان
1 | در پنجره Model Builder ، روی ظرفیت در مقابل زمان کلیک کنید . |
2 | در نوار ابزار ظرفیت در مقابل زمان ، روی  Plot کلیک کنید . |
ظرفیت در مقابل تعداد چرخه
همچنین می توانید محو شدن ظرفیت را در مقابل شماره چرخه ( شکل 3 ) به صورت زیر رسم کنید:
1 | روی Capacity vs. time کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، ظرفیت در مقابل شماره چرخه را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . در قسمت متن برچسب محور x ، شماره چرخه (1) را تایپ کنید . |
جهانی 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره شماره ظرفیت در مقابل چرخه را گسترش دهید ، سپس روی Global 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش x-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، cycle_no را تایپ کنید . |
جهانی 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Global 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش x-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، cycle_no را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار ظرفیت در مقابل شماره چرخه ، روی  Plot کلیک کنید . |
حالت شارژ محلی در رابط جداکننده-الکترود
حال حالت بار محلی الکترودها را در طول اولین و آخرین چرخه رسم کنید ( شکل 6 ).
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Local state-of-charge را در رابط جداکننده-الکترود در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
5 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، SOC (1) را تایپ کنید . |
نمودار نقطه 1
1 | روی Local state of-charge در رابط جداکننده-الکترود کلیک راست کرده و Point Graph را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات نمودار نقطه‌ای ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن Expression ، liion.socloc_surface را تایپ کنید . |
5 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن Expression ، t-liion.cdc1.t_ch_start را تایپ کنید . |
7 | قسمت Legends را پیدا کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
8 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
9 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
الکترود منفی – چرخه اول |
فیلتر 1
1 | روی Point Graph 1 کلیک راست کرده و Filter را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای فیلتر ، قسمت انتخاب نقطه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت عبارت Logical for inclusion text، first_cycle_filter را تایپ کنید . |
نمودار نقطه 2
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Local state-of-charge at separator-electrode interface ، روی Point Graph 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار نقطه ، بخش انتخاب را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط مرز 3 را انتخاب کنید. |
5 | قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
الکترود مثبت – چرخه اول |
نمودار نقطه 3
1 | روی Point Graph 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پوینت گراف ، قسمت Legends را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
الکترود منفی – آخرین چرخه |
فیلتر 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Point Graph 3 را گسترش دهید ، سپس روی Filter 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای فیلتر ، قسمت انتخاب نقطه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت عبارت Logical for inclusion متن، last_cycle_filter را تایپ کنید . |
نمودار نقطه 4
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Local state-of-charge at separator-electrode interface ، روی Point Graph 2 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پوینت گراف ، قسمت Legends را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
الکترود مثبت – آخرین چرخه |
فیلتر 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Point Graph 4 را گسترش دهید ، سپس روی Filter 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای فیلتر ، قسمت انتخاب نقطه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت عبارت Logical for inclusion متن، last_cycle_filter را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار واسط حالت شارژ محلی در جداکننده الکترود ، روی  Plot کلیک کنید . |
