物理模型模拟了电池内部发生的化学和电物理过程手机物理模拟实验软件,有助于理解机理和优化电池设计。 大型模型通常使用经验方法来预测电池行为。 然而,经验模型具有特定领域的使用限制,并且仿真精度限制了超出特定领域应用程序的泛化。 基于基本数学和物理方程的数学模型提供了一种理解电池内部发生的过程的技术,但通常需要比经验模型更大的估计能力。 本文总结了一些锂离子电池仿真软件。
1、
包括专用电池模块,涵盖各种规模的各种模型,从电池微孔电极的详细结构到包括热管理系统的电池组。 该模型涉及带电和中性物质的转移、电荷平衡、化学和电物理反应、焦耳热和电物理反应引起的热效应、传热、流体流动和其他化学现象。 提供最先进的锂离子电池模型,包含具有不同老化机制的模型等高保真模型,并支持 1D、2D 和全 3D 建模。 除了对电物理反应本身进行建模外,您还可以将它们与传质结合起来,以剖析由锂嵌入膨胀和收缩引起的结构变形和应变,还提供改进异质模型的功能,这些模型可以描述多孔电解质和电极的实际形状颗粒,电池微观结构的研究提供了对电池性能的更深入的了解。
2.ANSYS
ANSYS是一款应用广泛的流体热估算软件,提供四种成熟的电池模型,可以模拟不同尺度的锂电池电极-电池-电池组。 ANSYS中的电池模型可以分析单体中复杂的电位/电压分布、电物理热源等现象,模拟电池中的热分布,解决电池单体内部的详细发热及温度和化学分布. 实验结果非常接近。 通过CAE技术模拟电池的热性能和电性能,可以辅助电池电极、极耳和电池结构的详细设计。
3. STAR-CCM+ 和 STAR-CD
STAR-CCM+可以预测微观电极结构区域的离子和电势的空间分布,包括固体和液体区域的电势、电解质中盐离子的含量、活性材料中锂离子的含量. 同时,为了开发、评估和优化设计方案,减少开发时间和成本手机物理模拟实验软件,电池热管理的CFD仿真分析贯穿于整个产品开发周期。 +仿真液冷电池包热管理应用,重点介绍热管理仿真分析过程中需要注意的重点。
4.
它是模型的原作者 Doyle 开发的第一个开源电池仿真软件。 它采用编程方法,利用有限差分法求解一组描述电物理动力学、电荷和质量守恒的微分代数方程(DAE)。 . 认为电池结构是一维的,在活性电极颗粒的径向方向多了一个维度来解决锂在电极中的扩散,因此称为伪二维(P2D)模型, 可以模拟锂离子、钠离子和镍金属络合物电池中的电物理过程。
参考:
[1]M.Doyle,TF,J..//cell.J..Soc.,140(6)(1993),pp.1526-1533。
[2], J., 2014.:.2.f(2014).URL
5.(锂离子模拟电池工具箱)
基于有限体积模型的框架,用于锂离子电池的设计、仿真和控制。 基于众所周知的基于理论的伪二维 (P2D) 模型,该框架已从一组描述细胞行为的偏微分多项式重新制定为一组 DAE。 频域保持连续,而空间域根据有限体积法(FVM)离散化。 时间自适应 DAE 求解器 IDA 用于求解生成的 DAE 集。
参考文献:M.、L. Magni、RB、RD、DM.:基于锂离子模型,以及。 J.. Soc., 163(7) (2016), pp. A1192-A1205
6.
是 Julia 中用于微孔电极理论 (PET) 的开源、高性能估计模型。 与 和 相比,估计效率得到了显着提高。 在笔记本电脑上,一次充满电或完全放电的动态模拟的典型运行时间为 3ms,同时分配约 1MB 的总显存,但对于个别应用程序,该软件比其他软件快两个数量级。
参考文献:MD、DA、MZ、RD.—:open-for-scale-based-ion。 J..Soc., 168(9)(2021),
7.
: 电池模拟软件的详细介绍和使用
李想要活下去,就像 2
基于语言、基于数学的电物理模型通过使用最先进的手动微分和数值求解器求解。 Doyle--模型可在0.1s内求解,而降阶单粒子模型和含电解质的单粒子模型可在几微秒内求解。 其他化学过程可包括:热效应、快速粒子扩散、三维几何效应等。 所有模型都以灵活的方式实现,并且有广泛的模型和参数集(NCA、NMC等)。 还有一些功能可以模拟任何一组实验指令,例如 CCCV 或 GITT,或指定程序的循环。
参考文献:,V.,,SG,Timms,R.,,M.,&,SJ(2020).()..,7。
8.基于
纽约帝国理工学院基于开源 CFD 代码开发了一种用户友好的电池模拟器。 该模拟器包含两种最常用的基于数学的电池模型(单粒子模型和伪二维模型)的内部求解器。 该模型由四个主要组件组成,包括(i)用 Qt 编写的 GUI,为用户提供交互式界面、手动模拟预处理、主处理和后处理,(ii)三个求解器,分别用于求解SPM、P2D 半电和 P2D 全电面板,(iii) 用于指定电池模拟中的输入参数和操作条件的案例文件,以及 (iv) 模拟的预处理以及可视化工具包 (VTK) 库处理、主要处理和后期处理。
参考文献:, Zhang, Offer, Wang, Auser-based on open-CFD,, 5, 2022,.