锂离子电池电化学-热耦合仿真培训课程
一、课程基本信息
二、培训内容
1. 电化学仿真基础
电化学仿真价值与应用场景;仿真类型(一维/二维/三维);多物理场耦合概念;仿真软件介绍(COMSOL/Star-CCM+/ANSYS Fluent/BDS);仿真工作流程(几何-物理场-网格-求解-后处理)。
2. 锂离子电池电化学模型
准二维模型(P2D)原理;模型假设与控制方程;固相锂扩散(Fick定律);液相锂离子输运(浓溶液理论);Butler-Volmer电化学动力学;模型参数(材料参数/设计参数/动力学参数)。
3. 单粒子模型与降阶模型
单粒子模型(SPM)原理与适用条件;SPM改进模型(SPMe);等效电路模型(ECM)与电化学模型关联;模型降阶方法;实时模型与BMS应用;模型精度与计算效率平衡。
4. 热模型与产热机理
电池产热来源(可逆热/不可逆热/欧姆热/反应热);Bernardi产热公式;焦耳热与极化热;熵热系数测量;热模型(集总参数/一维/三维);热物性参数(比热容/导热系数/换热系数)。
5. 电化学-热耦合方法
耦合策略(单向耦合/双向耦合);温度对电化学参数影响(扩散系数/反应速率/电导率);电化学产热作为热源;热场分布对电化学一致性影响;耦合仿真收敛性。
6. 电芯一维/三维建模
电芯几何建模(卷绕/叠片);材料域定义(正极/负极/隔膜/极耳/壳体);边界条件设置(电/热/力);网格划分策略(边界层/扫掠/自适应);求解器设置(瞬态/稳态/参数扫描)。
7. 充放电性能仿真
恒流恒压充电仿真;倍率放电仿真;脉冲功率特性(HPPC)仿真;电压曲线拟合;容量与倍率关系;不同温度下性能预测;模型标定与验证。
8. 老化与寿命仿真
SEI膜生长模型;活性锂损失机制;负极析锂边界预测;容量衰减半经验模型;Arrhenius温度依赖关系;循环寿命预测;老化机理耦合。
9. 热失控仿真
热失控触发机制(热滥用/电滥用/机械滥用);副反应动力学(SEI分解/正极分解/负极反应/电解液分解);热失控传播模型;产气与压力模型;防爆阀开启模拟。
10. 模组与PACK热仿真
模组几何建模(电芯/汇流排/泡棉/冷却部件);串并联电路连接;电芯间热耦合;冷却方式仿真(自然冷却/强制风冷/液冷/直冷);温度场分布与一致性分析;热管理策略验证。
11. 参数辨识与实验验证
参数来源(文献/数据库/实验);电化学参数辨识方法(拟合/优化);热物性参数测量;模型标定流程(OCV-内阻-温升-电压);仿真与实验对标;模型置信度评估。
12. 仿真工具链与自动化
脚本化仿真(MATLAB/Python调用);参数化建模;优化与DOE分析;仿真流程自动化;仿真数据管理;仿真与BMS/HIL联合。
【综合案例研讨】
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