Nghiên cứu và mô hình hóa pin Lithium-Ion

Trước nhu cầu ngày càng gia tăng của pin Lithium-ion (Li-ion) trong các thiết bị điện tử cá nhân và hệ thống lưu trữ năng lượng, việc mô hình hóa hành vi vận hành của pin trở nên thiết yếu nhằm phục vụ thiết kế tối ưu và điều khiển hiệu quả. Trong số các vật liệu cathode, Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (LiNiMnCoO₂ – NMC) được chú ý nhờ mật độ năng lượng cao, tuổi thọ chu kỳ dài và khả năng thích ứng với nhiều điều kiện vận hành. Nghiên cứu này xây dựng mô hình mô phỏng quá trình sạc/xả pin Li-ion sử dụng cathode NMC bằng hệ phương trình vi phân từng phần (PDEs), mô tả chi tiết động học điện hóa, bảo toàn khối lượng và điện tích. Phương pháp phần tử hữu hạn được triển khai trên Matlab để tính toán và khảo sát sự phân bố điện thế, mật độ dòng và nồng độ ion. Mô phỏng được thực hiện tại các tốc độ sạc/xả 1C, 2C và 10C. Các tốc độ này đại diện cho các chế độ vận hành thực tế: 1C phản ánh điều kiện tiêu chuẩn giúp tối ưu tuổi thọ pin; 2C là mức tải trung bình; trong khi 10C biểu thị điều kiện tải cao, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu công suất lớn như xe điện. Kết quả mô phỏng cung cấp nền tảng cơ sở lý thuyết cho việc tối ưu hóa thiết kế và kiểm soát pin, hoặc tài liệu tham khảo cho sinh viên, học viên nghiên cứu.