Določena sta bila kemijski potencial litija v LixFePO4 aktivnem katodnem nanodelcu in prosta površinska energija med LixFePO4 in elektrolitom z novim termodinamsko konsistentnim pristopom s teorijo regularne raztopine. Inovativno upoštevanje kristalne anizotropije vodi v konsistentno določitev odvisnosti kemijskega potenciala od mehanistično izpeljane entalpije mešanja in energijske kazni zaradi fazne meje. To je omogočilo analitično in termodinamsko konsistentno določitev debeline fazne meje med LiFePO4 in FePO4 v skladu z eksperimentalnimi opazovanji. Razviti inovativni model je postavil osnovo za premostitev skal in konsistentno upoštevanje nanoskopskih pojavov na višjih skalah, ki je naslovljena v naslednjih člankih.
COBISS.SI-ID: 16474651
Članek predstavi nov mehanistično izpeljan 0D model aktivnega delca s fazno separacijo za uporabo v modelih porozne elektrode z več delci. Predlagani model je bil dobljen z integracijo dinamičnih enačb prostorsko razločenega delčnega modela na podlagi teorije regularne raztopine, opisanega točki 6.1. Opisan analitični postopek da termodinamsko konsistenten 0D model, ki ohrani fizikalno-kemijski pomen prostorsko razločenega modela in hkrati zmanjša računske čase do 6 velikostnih razredov. Razviti 0D model je bil integriran tudi v kontinuumski modelski okvir (točka 6.3 in 6.4), kar je v skladu s cilji projekta o prenosu znanja iz nižjih skal na višje skale.
COBISS.SI-ID: 16805915
Članek predstavi inovativni modelski okvir na kontinuumskem nivoju s konsistentnejšo virtualno reprezentacijo elektrodne topologije z namenom izboljšanja napovedljivosti in splošnosti modelov, ki temeljijo na teoriji porozne elektrode. Predlagani modelski okvir tako vzpostavi manjkajočo povezavo med mezoskopsko skalo z natančno 3D reprezentacijo elektrode in kontinuumsko skalo celotne celice. Ta povezava je bila vzpostavljena s pripravo poenotenega pristopa k modeliranju materialov izrazito različnimi topologijami aktivnega materiala z virtualno izdelavo aglomeratov iz primarnih delcev. Splošnost in kredibilnost predlaganega modelskega okvira je prikazana s simulacijo katodnih materialov LFP in NMC in potrjena z dobrim ujemanjem z eksperimentalnimi rezultati za različne teste praznjenja baterijskih celic. Jedrni del razvitega modelskega okvira je bil integriran v profesionalni programski paket vodilnega proizvajalca programske opreme za pogonske sklope vozil, kjer se nadalje razvija v skladu s potrebami industrije v skupnem sodelovanju s člani projektne skupine.
COBISS.SI-ID: 17157915
Nedavno objavljeno delo v reviji z visokim faktorjem vpliva Energy Conversion and Management predstavi napreden več-skalni modelski okvir za modeliranje baterij, ki se ga lahko brez težav integrira v več-domenske modele. Ključna hipoteza članka je, da transportni pojavi na nano-skali in posledično generacija toplote pomembno vplivajo na celotno verigo mehanizmov, ki lahko vodijo do začetka termičnega pobega. To je potrjeno z razvojem več-skalnega modelskega okvira za modeliranje baterij, ki temelji na kontinuumskem modelskem pristopu in vsebuje konsistentnejšo virtualno reprezentacijo elektrodne topologije in vključuje verigo sklopljenih modelov generacije toplote in stranskih reakcij. Kot rezultat modelski okvir intuitivno, a pronicljivo, osvetli celotno verigo pojavov, ki segajo od električnih in termalnih robnih pogojev, preko izdelave celice in lastnosti uporabljenih materialov do rasti ti. SEI plasti, njene dekompozicije in poznejših stranskih reakcij v anodi, katodi in v elektrolitu, ki vodijo v termični pobeg baterije. Opisan napredni modelski okvir je predstavljal enega ključnih modelov za virtualno ocenjevanje varnosti baterij v H2020 projektu OBELICS - Optimization of scalaBle rEaltime modeLs and functIonal testing for e-drive ConceptS, katerega konzorcij so sestavljale vodilne evropske industrijske in raziskovalne institucije. Modelski okvir je eden pomembnejših produktov projektne skupine, saj se trenutno uporablja v številnih mednarodnih in industrijskih in javnih projektih (vključno s H2020 projektom BIG-MAP).
COBISS.SI-ID: 58992387
Članek vsebuje več novosti tako v teoretičnem (modelskem) kot v eksperimentalnem delu. V teoretičnem delu članek predstavi nov in popolnoma splošen impedančni model za porozne baterijske elektrode, ki je bil kasneje uporabljen tudi na primeru LFP in drugih insercijskih materialov. Bistvena novost je, da je konvencionalnemu modelu na osnovi de Leviejeve nadomestne sheme dodal tudi prispevek gibljivih neaktivnih delcev, kar v impedančnem spektru vodi do pojava difuzijskih polkrogov v nizkofrekvenčnem delu spektra. V članku je teoretični odziv potrjen na primeru difuzije polisulfidov v ogljikovih elektrodah, vendar je bil enak prispevek nato identificiran tudi v insercijskih elektrodah tipa LFP. Gre za prelomen članek na področju modeliranja baterijskih impedančnih spektrov, ki je bil kasneje nadgrajen s serijo člankov, ki temeljijo na istem osnovnem modelskem konceptu.
COBISS.SI-ID: 6614042