物理模型模擬了電池內部發生的化學和電物理過程手機物理模擬實驗軟件,有助于理解機理和優化電池設計。 大型模型通常使用經驗方法來預測電池行為。 然而,經驗模型具有特定領域的使用限制,并且仿真精度限制了超出特定領域應用程序的泛化。 基于基本數學和物理方程的數學模型提供了一種理解電池內部發生的過程的技術,但通常需要比經驗模型更大的估計能力。 本文總結了一些鋰離子電池仿真軟件。
1、
包括專用電池模塊,涵蓋各種規模的各種模型,從電池微孔電極的詳細結構到包括熱管理系統的電池組。 該模型涉及帶電和中性物質的轉移、電荷平衡、化學和電物理反應、焦耳熱和電物理反應引起的熱效應、傳熱、流體流動和其他化學現象。 提供最先進的鋰離子電池模型,包含具有不同老化機制的模型等高保真模型,并支持 1D、2D 和全 3D 建模。 除了對電物理反應本身進行建模外,您還可以將它們與傳質結合起來,以剖析由鋰嵌入膨脹和收縮引起的結構變形和應變,還提供改進異質模型的功能,這些模型可以描述多孔電解質和電極的實際形狀顆粒,電池微觀結構的研究提供了對電池性能的更深入的了解。
2.ANSYS
ANSYS是一款應用廣泛的流體熱估算軟件,提供四種成熟的電池模型,可以模擬不同尺度的鋰電池電極-電池-電池組。 ANSYS中的電池模型可以分析單體中復雜的電位/電壓分布、電物理熱源等現象,模擬電池中的熱分布,解決電池單體內部的詳細發熱及溫度和化學分布. 實驗結果非常接近。 通過CAE技術模擬電池的熱性能和電性能,可以輔助電池電極、極耳和電池結構的詳細設計。
3. STAR-CCM+ 和 STAR-CD
STAR-CCM+可以預測微觀電極結構區域的離子和電勢的空間分布,包括固體和液體區域的電勢、電解質中鹽離子的含量、活性材料中鋰離子的含量. 同時,為了開發、評估和優化設計方案,減少開發時間和成本手機物理模擬實驗軟件,電池熱管理的CFD仿真分析貫穿于整個產品開發周期。 +仿真液冷電池包熱管理應用,重點介紹熱管理仿真分析過程中需要注意的重點。
4.
它是模型的原作者 Doyle 開發的第一個開源電池仿真軟件。 它采用編程方法,利用有限差分法求解一組描述電物理動力學、電荷和質量守恒的微分代數方程(DAE)。 . 認為電池結構是一維的,在活性電極顆粒的徑向方向多了一個維度來解決鋰在電極中的擴散,因此稱為偽二維(P2D)模型, 可以模擬鋰離子、鈉離子和鎳金屬絡合物電池中的電物理過程。
參考:
[1]M.Doyle,TF,J..//cell.J..Soc.,140(6)(1993),pp.1526-1533。
[2], J., 2014.:.2.f(2014).URL
5.(鋰離子模擬電池工具箱)
基于有限體積模型的框架,用于鋰離子電池的設計、仿真和控制。 基于眾所周知的基于理論的偽二維 (P2D) 模型,該框架已從一組描述細胞行為的偏微分多項式重新制定為一組 DAE。 頻域保持連續,而空間域根據有限體積法(FVM)離散化。 時間自適應 DAE 求解器 IDA 用于求解生成的 DAE 集。
參考文獻:M.、L. Magni、RB、RD、DM.:基于鋰離子模型,以及。 J.. Soc., 163(7) (2016), pp. A1192-A1205
6.
是 Julia 中用于微孔電極理論 (PET) 的開源、高性能估計模型。 與 和 相比,估計效率得到了顯著提高。 在筆記本電腦上,一次充滿電或完全放電的動態模擬的典型運行時間為 3ms,同時分配約 1MB 的總顯存,但對于個別應用程序,該軟件比其他軟件快兩個數量級。
參考文獻:MD、DA、MZ、RD.—:open-for-scale-based-ion。 J..Soc., 168(9)(2021),
7.
: 電池模擬軟件的詳細介紹和使用
李想要活下去,就像 2
基于語言、基于數學的電物理模型通過使用最先進的手動微分和數值求解器求解。 Doyle--模型可在0.1s內求解,而降階單粒子模型和含電解質的單粒子模型可在幾微秒內求解。 其他化學過程可包括:熱效應、快速粒子擴散、三維幾何效應等。 所有模型都以靈活的方式實現,并且有廣泛的模型和參數集(NCA、NMC等)。 還有一些功能可以模擬任何一組實驗指令,例如 CCCV 或 GITT,或指定程序的循環。
參考文獻:,V.,,SG,Timms,R.,,M.,&,SJ(2020).()..,7。
8.基于
紐約帝國理工學院基于開源 CFD 代碼開發了一種用戶友好的電池模擬器。 該模擬器包含兩種最常用的基于數學的電池模型(單粒子模型和偽二維模型)的內部求解器。 該模型由四個主要組件組成,包括(i)用 Qt 編寫的 GUI,為用戶提供交互式界面、手動模擬預處理、主處理和后處理,(ii)三個求解器,分別用于求解SPM、P2D 半電和 P2D 全電面板,(iii) 用于指定電池模擬中的輸入參數和操作條件的案例文件,以及 (iv) 模擬的預處理以及可視化工具包 (VTK) 庫處理、主要處理和后期處理。
參考文獻:, Zhang, Offer, Wang, Auser-based on open-CFD,, 5, 2022,.