Aggiornamenti Battery Design Module
Per gli utenti del Battery Design Module, la versione 6.3 di COMSOL Multiphysics® introduce nuove funzionalità per la modellazione di elettrodi a singola particella, una nuova interfaccia per modellare il trasporto in qualsiasi soluzione elettrolitica e la possibilità di specificare le correnti in termini di C rate. Per scoprire di più su questi aggiornamenti, continuate a leggere.
Caratteristiche per la modellazione di elettrodi a particella singola
All'interfaccia Lumped Battery è stata aggiunta un'opzione di modello Two electrodes che può essere utilizzata per definire il potenziale dell'elettrodo, la capacità host iniziale e il grado di conversione individualmente per i due elettrodi di una batteria. La funzionalità consente inoltre di definire le proprietà dei singoli elettrodi per tenere conto dell'attivazione ohmica e dei sovrappotenziali di concentrazione. Quando si includono i sovrappotenziali di concentrazione, il modello di batteria a due elettrodi diventa identico a quello che in letteratura viene comunemente chiamato modello a singola particella (SPM).
Inoltre, nelle interfacce Lithium-Ion Battery e Battery with Binary Electrolyte è stata introdotta la funzione Thin Porous Electrode. Questa funzione può essere utilizzata per definire gli elettrodi ai contorni del dominio, invece di definire un dominio. La funzione implementa un SPM assumendo che la distribuzione della corrente e la composizione dell'elettrolita siano costanti lungo lo spessore dell'elettrodo, ad esempio in caso di carichi moderati. È anche possibile combinare questa funzione al contorno con la teoria delle soluzioni concentrate per il trasporto dell'elettrolita nel dominio del separatore, un approccio di modellazione che nella letteratura scientifica viene definito modello a singola particella con dinamica dell'elettrolita (SPMe).
È possibile visualizzare queste caratteristiche nel tutorial Single-Particle Modeling of Lithium-Ion Batteries.
Opzione C-Rate per specificare le correnti totali
È ora disponibile un'impostazione per specificare la corrente in termini di C rate ai contorni del collettore di corrente. Un tasso di 1C corrisponde alla corrente necessaria per caricare o scaricare completamente una batteria in un'ora. L'opzione C-rate multiple è disponibile in tutte le funzioni degli elettrodi in cui è possibile specificare una condizione di corrente totale, ad esempio nell'interfaccia Lumped Battery e, quando è abilitata la funzione SOC and Initial Charge Distribution, nelle interfacce Lithium-Ion Battery e Battery with Binary Electrolyte. I seguenti tutorial illustrano questa nuova funzione:
- lmo_decomposition (new)
- li_battery_multiple_materials_1d
- li_battery_solid_electrolyte
- li_battery_thermal_2d
- li_plating
- lib_single_particle
- lumped_li_battery_capacity_loss
- pouch_cell_utilization
- sei_formation
Interfaccia Concentrated Electrolyte Transport
È ora disponibile un'interfaccia Concentrated Electrolyte Transport per modellare il trasporto in qualsiasi soluzione elettrolitica con un numero arbitrario di specie cariche e non cariche. Questa interfaccia elettrochimica si basa sulla teoria delle soluzioni concentrate, dove le equazioni di trasporto sono definite utilizzando i coefficienti di diffusione binari di Maxwell-Stefan, assumendo l'elettroneutralità locale. A differenza delle equazioni di Nernst-Planck, la teoria delle soluzioni concentrate non presuppone che le specie elettrolitiche siano diluite in un solvente neutro a concentrazione costante. Gli elettroliti tipici che possono essere modellati includono liquidi ionici, sali fusi e soluzioni altamente concentrate con gradienti di concentrazione non trascurabili delle specie portatrici di carica. Il nuovo tutorial Molten Carbonate Transport illustra questa funzionalità.
Formulazione logaritmica per il trasporto di massa dell'elettrolita
Alle interfacce Lithium-Ion Battery e Battery with Binary Electrolyte è stata aggiunta una formulazione logaritmica per la concentrazione di sale nell'elettrolita. La nuova formulazione elimina i problemi legati ai valori negativi (dovuti a errori numerici durante l'iterazione) della concentrazione salina in un elettrolita. La funzionalità migliora la convergenza durante la soluzione delle equazioni del modello per i modelli con elevate velocità di carica e/o scarica, che possono causare un esaurimento locale del sale elettrolitico negli elettrodi. La formulazione logaritmica è particolarmente utile quando si esegue la stima dei parametri o l'addestramento del modello surrogato per migliorare la convergenza in tutto lo spazio dei parametri. I tutorial Surrogate Model Training of a Battery Rate Capability Model e Surrogate Model of a Battery Test Cycle mostrano questo nuovo aggiornamento.
Funzionalità Elenco eventi espliciti nell'interfaccia Events
Un evento esplicito viene spesso utilizzato nell'interfaccia Events per arrestare momentaneamente il solutore dipendente dal tempo, ridefinire il valore di una o più variabili di stato in un determinato momento esplicito e quindi riavviare il solutore. La definizione dei cambiamenti di carico in un modello di batteria utilizzando eventi invece di funzioni continue dipendenti dal tempo può produrre notevoli vantaggi in termini di prestazioni, poiché la transizione continua tra le fasi di carico corrente non deve essere risolta rispetto al tempo. Nell'interfaccia Events, una nuova funzione Explicit Event List consente di definire più eventi espliciti utilizzando un elenco di tempi e valori corrispondenti per una variabile di stato comune. L'input è sotto forma di tabella, il che significa che l'elenco di eventi può essere caricato da un file di testo. Il tutorial 1D Lithium-Ion Battery Drive-Cycle Monitoring è stato aggiornato per utilizzare questa nuova funzione.
Modelli di risultato nelle interfacce di trasporto di specie chimiche
La creazione di grafici utili e visivamente accattivanti di sistemi in reazione può richiedere molto tempo, poiché spesso ci sono molti reagenti e quindi molti campi di concentrazione da graficare. Per risparmiare tempo, nelle interfacce di Chemical Species Transport sono disponibili diversi nuovi Result Templates. Tra questi, sono ora disponibili modelli di matrice di grafici che includono fino a quattro concentrazioni di specie contemporaneamente nella finestra Graphics. I Result Templates sono disponibili per tutte le interfacce Chemical Species Transport, indipendentemente dal prodotto aggiuntivo, ma sono particolarmente utili per le interfacce di trasporto multicomponente incluse nei moduli per l'ingegneria chimica e nel CFD Module, nel Porous Media Flow Module, nel Subsurface Flow Module e nel Microfluidics Module.
Tutorial nuovi e aggiornati
La versione 6.3 di COMSOL Multiphysics® introduce diversi tutorial nuovi e aggiornati nel Battery Design Module.
Lithium Plating and Stripping
Copper Current-Collector Dissolution
LMO Decomposition
Surrogate Model of a Battery Test Cycle
Heterogeneous Lithium-Ion Battery
Single-Particle Modeling of Lithium Ion-Batteries
Digital Twin Analyzer of an Electric Scooter Battery
lib_digital_twin_analyzer
lib_digital_twin_simulator
Download from the Application Gallery