Electrochemical Modeling of Li-ion Batteries Using COMSOL Multiphysics

Özün P. G., Ercan O., Biçer E.

The 11th ISPEC International Baltic Countries Congress on Modern Scientific Research, Helsinki, Finlandiya, 1 - 07 Temmuz 2026, ss.1-2, (Özet Bildiri)

  • Yayın Türü: Bildiri / Özet Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Helsinki
  • Basıldığı Ülke: Finlandiya
  • Sayfa Sayıları: ss.1-2
  • Ankara Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Elektrokimyasal modelleme, Li-iyon batarya formasyonunu analiz etmek için fizik tabanlı bir çerçeve sağlar; burada ilk çevrimler, ömrü, verimliliği ve güvenliği belirleyen katı elektrolit arayüzeyini (SEI) oluşturur. Bu çalışma, başlangıç formasyon çevrimi sırasında SEI oluşumunu incelemek amacıyla COMSOL Multiphysics ortamında uygulanmış Doyle–Fuller–Newman (DFN) tabanlı bir elektrokimyasal modelin geliştirilmesini ve simülasyonunu sunmaktadır. Model, katı fazda yük taşınımını, elektrolit ve aktif malzemelerde Li-iyon difüzyonunu ve arayüzey elektrokimyasal kinetiklerini çözmekte olup, negatif elektrot üzerinde SEI büyümesini temsil eden parazitik bir yan reaksiyon ile genişletilmiştir. Akım yoğunluğu, sıcaklık ve elektrot geometrisinin SEI büyüme hızı, lityum envanteri kaybı ve erken çevrim polarizasyonu üzerindeki etkisi sistematik olarak analiz edilmektedir.Simülasyon sonuçları, DFN yaklaşımının anot aşırı potansiyeli, SEI büyümesi ve çevrilebilir lityum kaybı arasındaki güçlü bağlaşımı yakaladığını ve bunun ilk çevrim kapasite kaybını belirlediğini göstermektedir. Çalışma, çoklu fizik içeren DFN tabanlı formasyon modellemesinin; formasyon protokollerinin optimize edilmesi, geri döndürülemez kayıpların en aza indirilmesi ve Li-iyon batarya üretim süreçlerinin bilgiye dayalı tasarımının mümkün kılınması için önemli bir araç olduğunu vurgulamaktadır.