Caratterizzazione sperimentale e modellazione di una cella LMB in ambito Formula SAE

In questo lavoro viene caratterizzata sperimentalmente una cella di tipo Anode-Free Lithium Metal Battery (LMB). La particolarità di tali celle risiede nella presenza di un elettrolita solido e nell’assenza di un anodo convenzionale, caratteristiche che consentono di raggiungere un’elevata densità energetica rispetto alle tradizionali celle agli ioni di litio. Lo scopo dello studio è implementare questa tecnologia all’interno del pacco batteria del team Formula Student Electric dell’Università di Padova, sviluppando un modello in grado di predire il comportamento termico ed elettrico della cella durante una competizione, necessario per alcune considerazioni sul Battery Management e Thermal Management. La cella è stata modellata mediante un circuito elettrico equivalente, i cui parametri sono stati ottenuti interpolando dati sperimentali ricavati da prove GITT tramite un algoritmo di ottimizzazione. Dal punto di vista termico, è stato inizialmente adottato un modello puntuale e successivamente un modello 3D, determinando calore specifico e conducibilità termica attraverso un algoritmo di ottimizzazione basato su simulazioni agli elementi finiti. Per validare l’accuratezza del modello termoelettrico è stato utilizzato un profilo di corrente rappresentativo delle condizioni di gara. I valori di tensione e temperatura simulati sono stati confrontati con quelli sperimentali, ottenendo un errore RMS pari a 0.006 V e 0.5 °C rispettivamente. I risultati dimostrano che il modello sviluppato è in grado di descrivere in modo accurato il comportamento della cella, rappresentando uno strumento utile per la sua futura integrazione in ambito Formula Student.