基于电化学模型的锂空气电池仿真

基于COMSOL仿真平台,建立一维电化学模型,研究放电电流密度、氧气浓度、氧气扩散速率以及Li+扩散系数等因素对电池性能影响。结果表明:当放电电流密度从0.05 m A/cm~2增大到0.5 m A/cm~2时,锂空气电池的放电比容量由1256.4 m A?h/g下降到139.2 m A?h/g;在放电电流密度为0.1m A/cm~2条件下,外界氧气浓度从4.73mol/m~3增加到18.92 mol/m~3时,电池比容量从371.2 m A?h/g增加到1274.5 m A?h/g,表明提高外部环境的氧气浓度有助于提高电池比容量;氧气扩散速率为电池反应的速度控制步骤。当氧气扩散系数从3.5×10-10 m~2/s提高到7×10-9 m~2/s时,电池的容量从373.0 m A?h/g增加到2352.1 m A?h/g;而提高Li+的扩散系数对电池的比容量几乎没有影响。