在各种电池技术中，锂硫电池已成为用于收集和存储设备的下一代解决方案。期刊上一项预先研究的作者Energy Studies Materialshave modeled the polysulfide chains in these batteries to explore their potential.
Study:Modeling of the temporal evolution of polysulfide chains within the lithium-sulfur battery。图片来源：lightboxx/shutterstock.com
锂硫电池
锂离子电池是有助于使人类脱离化石燃料的过度依赖并减轻气候变化的影响的关键技术之一。
近年来，锂硫电池已被探索，因为它们作为下一代动力收获和存储设备的潜力。它们属于被称为锂离子后电池的技术组。
Lithium-sulfur batteries are expected to be cost-effective, and they display a high specific capacity (1672 Ahkg-1）and a theoretical specific energy density of approximately 2600 Whkg-1。丰富的硫意味着这些电池的资源不如锂那么有限。此外，这些电池本质上是安全的。
但是，这项技术妨碍其广泛的商业吸收，存在一些挑战。锂硫电池的性能低，生命周期有限，库仑效率低和容量褪色。实际上，锂硫电池的特定能量密度仅限于460 WHKG-1。
在锂硫电池中，能量通过一系列相变储存并释放。与锂离子电池中的插入过程相比，这被归类为转换机制。锂硫电池中包含在静电和划界过程中完全重组的转换材料。欧洲杯足球竞彩发生了化学条件与电池的结构重排和重组。
In the conversion process, there are key challenges that correspond to factors such as long cycle life, achievable capacity, and limitations in power capability. The performance of devices is dependent on design, which is reflected in the electrolyte to sulfur and carbon to sulfur ratios. Much of the current literature focuses on improving material properties, sulfur utilization, and the control of complex intermediates.
当前的研究目标是在挑战和需求之间找到妥协。通过实现这一目标，可以认真考虑锂硫电池，例如汽车行业等领域的应用，这是推动锂离子电池开发的关键行业。但是，对汽车行业采用这项技术是必要的，对转化过程中发生的复杂机制有更好的理解。
利用数学模型
数学模型非常适合理解锂硫电池中转换过程中发挥作用的复杂机制。不同的模型具有不同的目标，一个目的是使用模拟验证材料组成，以帮助修改和优化单元格设计。
但是，目前，精确地检测到锂硫电池内的充电状态是具有挑战性的。库仑计数广泛用于锂离子电池，由于锂硫电池的库仑效率低，因此不足。这些电池的实际应用取决于控制算法的发展与对电池化学组成的研究相比。
研究
预先研究Sustainabilityhas presented a novel mathematical model intended for developing electronics that can monitor lithium-sulfur batteries. A zero-dimensional model was selected for the research due to a trade-off between computing time and accuracy (models with a reduced order need less computing time compared to higher-order models which makes them easier to embed in control algorithms.)
作者提出的模型描述了放电期间原型袋中多硫化物链的同时演变。零维模型在此过程中不考虑运输限制。该模型基于Marinescu等人的研究。和Kumaresan等。该模型的重点是锂硫电池的四个转化阶段：固液，液体液体，液固醇和固体。
该模型方法论的一个关键特征是直接利用一阶反应方程，以为多硫化物链的时间演变提供一般数学形式。大多数还原硫的浓度取决于排放过电压和准OCV。在放电过程中，计算出的过压用作输入而不是应用电流。LAMER模型，法拉第定律和管家volmer方程的动力学局限性构成了数学方法的基础。
The model was tested and validated using pouch cells. GITT measurement results demonstrated different relaxation rates, supporting the model. Different constant current rates and a dynamic load profile were used to verify the measurement. Precision was investigated by comparing the results of testing and verification with state-of-the-art estimation algorithms. The authors have stated that the precision is highly dependent on the model’s choice of parameters.
此外，作者已经证明，删除的容量在范围内与库仑计数相似。根据研究的结果，作者指出，这种方法可能对锂硫电池监测系统的开发很有用。最后，对材料和算法的同时研究可以促进该技术进入商业市场。欧洲杯足球竞彩
进一步阅读
Brieske, D.M et al. (2022)Modeling of the temporal evolution of polysulfide chains within the lithium-sulfur battery[在线的]储能材料欧洲杯足球竞彩[pree-prof] sciendirect.com。可用网址：https://www.欧洲杯线上买球sciendirect.com/science/article/abs/pii/s240582972000769
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