克日，威廉希尔足球官网能源锂枝晶生长模拟正式乐成，这是威廉希尔足球官网能源继锂电池电化学硬件求解器跑通后的又一重大科研突破，也是全球首次将锂枝晶生长模拟应用于商用锂电池管理系统。
电化学储能手艺日益成熟，然而锂枝晶的生长模拟始终是行业的一大痛点。
锂枝晶是怎样爆发的？锂枝晶的生长对锂电池有什么影响？为什么锂枝晶生长模拟在商用市场上始终未有应用？锂枝晶生长模拟的乐成可以解决锂电池的哪些问题？锂枝晶生长模拟的应用对锂电池管理系统有什么意义？
本期的Tech Talk，我们约请到了威廉希尔足球官网能源算法工程师Flynn，和各人分享怎样突破算法禁锢，乐成实现锂枝晶生长模拟并将其应用于商用锂电池管理系统。
01 锂枝晶的生长对锂电池有什么影响？
Flynn：锂枝晶是锂电池在充电历程中锂离子还原时形成的树枝状金属锂，可是锂在负极侧泛起时锂的形态纷歧定是锂枝晶，统称为析锂。在过充电或快速充电的情形下，由于析锂会致使锂电池中的可用锂容量镌汰，造成锂电池的容量衰减，锂枝晶的生长在锂电池内部隔膜处爆发电击穿或者物理击穿，最终导致锂离子电池热失控。总的来说，锂枝晶的爆发和生长对锂电池系统的清静性、可靠性和经济性有严重影响。
02 为什么锂枝晶生长模拟手艺难以应用于商用锂电池管理系统？
Flynn：锂枝晶生长模拟手艺此前很长一段时间停留在学术阶段，这是由于锂枝晶生长模拟需要反响锂电池内部各处的锂浓度场、电场等物理场的漫衍情形。现在商用的电池管理系统大多使用等效电路模子，只能反响出电池的宏观状态，无法提供电池本征的微观物理化学量，从而无法举行锂枝晶的生长模拟。
在威廉希尔足球官网能源的锂电池电化学模子硬件求解器跑通以前，电化学全阶模子的盘算所需时长多为分钟或秒量级，无法知足商用电池管理系统至多100毫秒的响应时间要求。而在威廉希尔足球官网能源跑通锂电池电化学模子硬件求解器后，将单次单电池电化学求解器的盘算响应时间降至0.1毫秒左右，这一重大突破使得基于电化学模子的电池管理系统这一构想逐步成为可能。
03 锂枝晶生长模拟是怎样实现的？
Flynn：锂枝晶生长模拟的实现主要依赖于我们自研的算法，我简朴先容一下模拟历程：
若是锂电池其负极中点处在2050秒（静置状态）至2150秒（过充状态），此时锂电池正极100微米，隔膜25微米，负极100微米� ；诘缁Ｗ樱颐强梢栽谌砑�10秒内、硬件端0.1秒内（市场上现在通用盘算时间为90秒左右）就获得电池在外电流3600秒下的电压转变和内部各项物理化学量的转变，此时的锂沉积与锂枝晶生长如图所示。
三角标记处为正在生长的锂枝晶
锂枝晶生长的乐成模拟，关于锂电池的清静有划时代的意义。该模拟验证了电化学机理模子在电池管理系统中的理论职位，资助市场更深刻明确锂枝晶的爆发和生长。将该模拟应用于电池管理系统，可以起到监控电池状态、预防锂枝晶生长的作用，从电池内部包管用电清静。
04 新一代商用锂电池管理系统“革命”意义何在？
Flynn：随着锂离子 (Li+) 电池在家用电器、汽车、航空航天、清洁能源和国防工业等各领域中的普遍应用，对其举行准确建模和仿真至关主要。现在大大都电池系统由电池和电池管理系统(BMS)组成，而电池管理系统一样平常又由硬件和软件组成，用于控制电池充放电，包管电池的可靠、清静运行。
若是要举行电池精准管理，必需知道电池的内部状态，包括笼统量（例如充电状态 [SoC] 和康健状态）和物理化学量（例如电势和浓度）。
关于笼统量的盘算，随着传感器精度的提升和状态视察器等算法的应用，等效电路模子能够基本知足最基础的经济性应用需求，迎合了上一代电池管理系统的理念。
可是随着锂电池清静事故的频发，给市场从业职员敲响了警钟。从手艺角度来看，使用笼统量盘算的电池管理，基础无法从泉源解决锂电池的清静性问题。
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与上一代基于等效电路模子等归纳性模子的简朴参数拟合，和基于传感器迅速度被动警示的电池管理系统相比，锂电池电化学模子基于电池内部机理，可更为准确地展望锂电池的寿命衰减，有用预防锂电池清静事故的爆发，精准评估锂电池真正的清静运行工况规模，为电化学储能在“双碳”目的下向规� ；ぃ峁┝擞辛ψナ�。
此次在硬件上突破电化学模子盘算速率的桎梏后，我们将逐渐最先搭建基于电池物理化学量的电池管理系统，通过云边协同搭建一套锂电池系统管理谋划机制，逐步推进锂电池管理“革命”。未来，我们的算法将以微观本征量作为电池管理的底层逻辑，通过快速盘算获得电池内部状态量的转变模拟，并通过模拟展望电池内部状态，包括锂枝晶生长、SEI膜增厚、电解液剖析、晶格塌陷、活性锂损失、热失控等情形，从而能够更有目的性、展望性、经济性地举行电池管理。
在科研领域，任何一个难题都有可能通过手艺的突破立异找到最优解。现在，威廉希尔足球官网能源电化学模子硬件求解器的算法已经抵达P2D阶段，随着锂枝晶生长模拟、硬件求解器的一连迭代，将资助更多企业从泉源上解决商用锂电池管理系统清静性、可靠性及经济性的难题，推动电化学储能手艺的一直刷新。
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