基于COMSOL的锂电池电-热-力耦合仿真培训课程
培训对象
电化学工程师、电池系统仿真人员、新能源汽车研发工程师、储能系统设计人员。
培训目标
培训内容介绍
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锂电池与多物理场耦合概述：锂电池的工作原理（嵌入/脱嵌、电化学反应）；锂电池多物理场耦合问题（电化学-热-力）；耦合仿真的目的（性能预测、安全评估、寿命分析）；COMSOL在电池仿真中的应用。
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COMSOL Multiphysics基础：COMSOL软件界面与基本操作；模型开发器（Model Builder）；几何建模；材料定义；物理场接口的选择；网格划分；求解器设置；结果后处理。
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锂离子电池电化学模型：锂离子电池的P2D（拟二维）模型原理；电化学反应动力学（Butler-Volmer方程）；质量传递（扩散方程）；电荷守恒（欧姆定律）；COMSOL中锂离子电池接口的设置。
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电池材料参数：电极材料（正极、负极）的电化学参数（锂离子扩散系数、反应速率常数）；电解质的电导率与锂离子迁移数；SEI膜的性质；参数的温度依赖性。
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热模型：电池产热机制（可逆热、不可逆热、焦耳热）；能量守恒方程；热边界条件的设置（对流、辐射）；COMSOL中传热接口的设置；电化学与热的耦合（产热作为热源）。
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电-热耦合分析：电化学与热模型的耦合设置（顺序耦合、双向耦合）；不同放电倍率下的温升预测；温度对电化学反应速率的影响（Arrhenius公式）；热点识别与分析。
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结构力学模型：锂化/脱锂引起的体积膨胀；应力-应变关系（热膨胀类比）；COMSOL中固体力学接口的设置；电化学-力学耦合（浓度变化作为应变源）。
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电-热-力耦合分析：电化学-热-力三场耦合的实现；放电过程中的应力演变；热应力与浓度应力的叠加；锂浓度不均匀引起的应力分布；极片断裂风险的评估。
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电池几何建模：层状电极结构的建模（集流体、涂层、隔膜）；卷绕式/叠片式电芯的简化建模；单体电池的3D建模；模组几何的建立（考虑汇流排、冷却板）。
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参数化与优化：关键设计参数的影响研究（电极厚度、孔隙率、颗粒尺寸）；放电倍率的影响；环境温度的影响；基于仿真的电池结构优化。
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结果后处理与分析：电压曲线、温度曲线、应力曲线的提取；锂浓度分布的可视化；应力分布云图；热分布云图；电池性能的关键指标评估。
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综合实战项目：典型锂离子电池单体（如18650圆柱电池、软包电池）的电-热-力耦合仿真，包含不同倍率放电性能预测、温度场分析、热应力计算与安全评估。
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