电池设计模块更新

对于电池设计模块的用户,comsol多物理学®6.0版带来了插入应力压力配方和用于锂离子电池建模的预定义的多孔导电粘合剂域以及电荷/放电周期的事件序列。了解有关电池设计更新的更多信息。

吸附培养物种

现有的建模功能电极表面边界条件已通过一组预定义的方程扩展,以跟踪表面位点的占用率和吸附物种的表面浓度。新的吸附培养物种部分允许您与多步电化学反应结合使用电极表面的吸附吸附动力学和热力学。

一个整体模型,显示了彩虹颜色表中的浓度变化。 通过铜沉积后通过孔的变形几何形状的浓度变化。

具有电极表面节点的模型构建器的特写视图突出显示,相应的设置窗口和图形窗口中的透射模型。 用于定义吸附解吸过程的新部分电极表面设置窗口。这非法拉达反应设置包括吸附解吸过程的反应速率表达式。

锂插入引起的应力和菌株

电极材料(例如石墨)中锂的插入会在充电和放电周期期间引起锂离子电池电极的膨胀和收缩。这些膨胀和收缩导致电极中的应力和菌株。最终,应力和压力可能会导致电极裂缝,从而导致电池性能恶化。在里面固体力学接口,您可以使用新的插量应变为给定电极设计估算应力和应变的特征,并使用估计值计算电极随时间的变质和老化。您可以在异质NMC电极,异质锂离子电池教程模型。

电池电极在彩虹颜色表中的微观结构中显示的应力。 电池电极微观结构中的von mises压力。

图形窗口中的NMC电极模型突出显示了带有互嵌株节点的模型构建器的特写视图。 UI显示了突出显示的插量应变节点及其设置窗口。

预定义的多孔导电粘合剂域

粘合剂用于锂离子电池电极中,将不同的电极材料和电流收集器放在一起。新的多孔导电粘合剂功能使您可以将均质的特性分配给相应的结合域,同时使用高度准确的异质方法定义电极颗粒。这异质NMC电极,异质锂离子电池教程模型使用此新功能。

具有多孔导电粘合剂节点的模型构建器的特写视图突出显示,相应的设置窗口以及图形窗口中的NMC电极模型。 突出显示多孔导电粘合剂域节点具有相应的设置和选择图形窗户。

多步电荷/放电周期的事件序列

使用时事件接口,您现在只需要在一个周期(即电压或电流),终端条件或序列的持续时间中定义状态。控制模型中边界条件或域设置的状态变量将自动生成,并在不同状态之间进行相应的跃迁。您可以在用多孔电极的电化学电容器教程模型。

具有序列成员节点的模型构建器的特写视图突出显示,相应的设置窗口以及图形窗口中的一维图。 模型树显示一个恒定电流步骤的序列,然后显示一个恒定的电压步骤,末端有一个休息步骤。该图显示了三个不同的电荷分离循环序列。

新的锂离子电池,变形的几何多物理接口

与新的锂离子电池,变形的几何形状多物理界面,由于金属沉积和溶解,您可以自动将当前密度分布和锂金属电极的变形耦合。耦合将基于浓度的电解质传输(在纽曼模型中使用)与建模移动网格的功能相结合,以说明电荷和放电周期期间的几何变化。您可以在锂镀锂教程模型。

comsol多物理UI显示了带有电极表面节点的模型构建器,相应的设置窗口以及图形窗口中的一系列结果。 位于上图的底部的锂电极几何形状的变化显示了锂金属电极厚度的生长。

Brinkman方程接口的多孔滑道

多孔介质中流中的边界层可能非常薄且不切实际,无法在Brinkman方程模型中解决。新的多孔滑墙处理功能使您可以考虑墙壁,而无需解决边界层中的全流量。取而代之的是,通过利用边界层速度曲线的渐近溶液,在表面上施加应力条件,从而在散装流中产生不错的精度。该功能在Brinkman方程界面设置窗口,然后用于默认墙条件。您可以在大多数问题中使用此新功能,这些问题涉及Brinkman方程描述的地下流以及模型域很大的地方。

一个多孔反应堆模型,显示了彩虹色表中的流量和浓度。 多孔反应器模型的流量和浓度场。

具有Brinkman方程节点的模型构建器的特写视图突出显示,相应的设置窗口以及图形窗口中的多孔反应器模型。 多孔滑选项可在Brinkman方程界面设置窗户。

多孔介质中的传热

多孔媒体功能中的热传输已进行了改进,以使其更加用户友好。一个新多孔媒体物理区域现在可以在传热分支下提供,包括多孔介质中的传热,,,,局部热非平衡, 和在包装床上的热传递接口。所有这些接口的功能都相似,区别在于默认多孔培养基所有这些接口中的节点都有选择的三个选项之一:局部热平衡,,,,局部热非平衡, 或者包装床。后者的选项已在上面描述了局部热非平衡界面取代了多物理耦合,对应于两个温度模型,一个用于流体相,一个用于固相。典型的应用可能涉及由于液相中的强对流而涉及多孔培养基的快速加热或冷却,而在金属泡沫中,固相中的高传导。当。。。的时候局部热平衡选择接口,可以根据多孔培养基配置来定义有效的热导率。

此外,在三种类型的多孔介质中,以统一的方式可以以统一的方式获得后处理变量。在这些现有教程模型中查看新的多孔媒体添加:

具有多孔介质节点的模型构建器的特写视图突出显示和相应的设置窗口。 现在可以从多孔培养基特征。

模型构建器的特写视图突出显示了多孔介质和相应的设置窗口。 在局部热平衡处定义多孔介质中有效导热率的选项。

非等热反应流

现在有非等热反应流多物理界面自动设置非等热反应流模型。这反应流多物理耦合现在包括将化学传播热量接口。使用这种耦合,模型中包括热和物种方程(如相变或焓扩散项)之间的交叉贡献。还会自动考虑不同量和材料特性的温度,压力和浓度依赖性,从而可以使用相应的预定义变量执行热量和能量平衡。

管状反应堆模型,显示了彩虹和热摄像头颜色表中的温度分布。 管状反应器中的温度分布。

多孔介质中的非等热流动

新的非等热流,边界方程多物理界面会自动在多孔介质中添加传热和流体流之间的耦合。它结合了多孔介质中的传热Brinkman方程接口。

一个多孔结构,显示了热摄像机颜色表中的温度。 在多孔介质中的教程示例自由对流利用了新的非等热流动功能。受温度梯度和随后的自由对流的多孔结构中的温度(k)。

大大改善了多孔材料的处理

现在定义了多孔材料相对于相位的特性桌子中的桌子多孔材料节点。另外,可以为固体和流体特征添加子节点,其中可以为每个阶段定义几个子节点。这允许将一种和相同的多孔材料用于流体流动,化学物种运输和传热,而无需重复材料特性和设置。在此处查看此新更新整体反应器的NOx降低教程模型。

模型构建器的特写视图突出显示了带有多孔材料节点,相应的设置窗口以及图形窗口中的包装床反应堆模型。 新的材料节点多孔材料在包装床的多尺度模型上举例说明。

新的和更新的教程模型

comsol多物理学®6.0版将新的和更新的教程模型带入电池设计模块。

异质NMC电极

电池电极在彩虹颜色表中的微观结构中显示的应力。 电池电极微观结构中的von mises压力。

应用程序库标题:

NMC_ELECTRODE_HETERONONE

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匀浆异质电极模型

异源NMC电极模型中的锂浓度和离子电流。 异源NMC电极中的锂浓度和离子电流。

应用程序库标题:

NMC_Electrode_homogenation

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用多孔电极的电化学电容器

多孔矩阵双层电容节点设置窗口的特写视图和图形窗口中的1D图。 电化学电容器中多孔电极中电流分布和电极利用率的1D教程模型。Nernst – Planck方程用于使用二进制电解质的扩散和迁移,使用曲折度和孔隙率参数来模拟传输,从而为多孔电极提供有效的传输参数。

应用程序库标题:

Electrochemical_capacitor_porous_electrodes

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电化学电容器中的寄生反应

多孔电极反应节点设置窗口的特写视图和图形窗口中的1D图。 该模型说明了氧气和氢的形成以及重组对用水解电解质的电化学电容器的性能和自我放电的影响。

应用程序库标题:

Electrochemical_capacitor_side_reeactions

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锂镀锂

comsol多物理UI显示了带有电极表面节点的模型构建器,相应的设置窗口以及图形窗口中的一系列结果。 具有固体锂金属电极(底部边界)和多孔反电极(上矩形域)的电解质的电流和电势分布。锂沉积在底部边界,挤压电解质并扩大在初始状态下下边界的小表面缺陷。通过使用电流反向充电方案,可以减轻金属突出的生长。

应用程序库标题:

lithium_plating_with_deformation

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