news 2026/3/25 2:16:52

COMSOL锂离子电池仿真技术与应用

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张小明

前端开发工程师

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COMSOL锂离子电池仿真技术与应用

在锂离子电池开发过程中,设计参数太多,实验任务繁重;各参数对电池性能的影响不明确,实验设计带有一定的盲目性,有时候甚至会出现费时、费力、费资金,却吃力不讨好的现象。改善这一状况的契机是将电池仿真技术应用到电池中来。

锂离子电池仿真技术可以采用等效电路模型、半经验模型、电化学模型等。基于仿真能够很好的解决上文提到的问题。通过对电池微观行为进行研究,明晰电池内部多现象机理,并将其数值化,通过数值方法实现对物理特征联合计算,建立完整的电池模型。

COMSOL Multiphysics具有强大的多物理场全耦合仿真分析功能、高效的计算性能,可以保证数值仿真的高度精确,已被广泛应用于各个学科领域,近年来运用COMSOL来解决电化学实际工程问题也越来越普遍。

整个课程采用“理论+实操”的讲授模式,通过多个模块场景案例的应用讲解 COMSOL在带大家一步步实操学习锂离子电池 P2D 模型、锂离子电池-热耦合模型、锂离子电池衰退模型及仿真、动力电池风冷、液冷模型构建、锂硫电池模型、电池异构模型等

适合汽车工业、电力工业、材料科学、无机化工、有机化工、环境科学与资源利用、工业通用技术、自动化技术、冶金技术、金属学及金属工艺、物理学、安全科学与灾害防治、航空航天科学与工程、计算机软件及应用等专业领域的科研人员、工程师、及相关行业从业者、跨领域研究人员。
讲师来自国内重点大学,博士,具有丰富的COMSOL使用经验,近年来以第一作者发表论文近20篇,其中SCI检索12篇,申请专利5项。

擅长领域:锂离子电池数值仿真、动力电池热管理设计与结构优化、锂离子电池寿命预测与衰退控制、电池状态参数估算等。

COMSOL锂离子电池仿真技术与应用

第一天上午

  1. COMSOL 仿真基础

1.1 数值仿真基本要素及其在 COMSOL 中的对应

1.1.1 模型参数与变量

1.1.2 物理场添加及电解条件设置

1.1.3 模型构建与网格划分

1.1.4 求解器类型与设置

1.1.5 后处理及数据分析

1.2 COMSOL 中锂离子电池接口

1.2.1 电池基本物理过程及控制方程

1.2.2 常用电池边界条件及初始条件

1.2.3 常用电池电极材料参数设置

第一天下午

  1. 锂离子电池典型机理模型

2.1 P2D模型的理解与分析

2.2 COMSOL中电池P2D模型构建

2.2.1 模型参数输入

2.2.2 模型构建及模型材料设置

2.2.3 电池物理方程及参数设置

2.2.4 网格划分与求解器设置

2.3 从P2D到P3D模型

2.4 锂离子电池内部电流分布模拟

第二天上午

  1. 锂离子电池电化学-热耦合模型

3.1 P2D电化学模型与电池热模型耦合

3.2 电池集总参数模型及其与电池热模型耦合

3.3 两种电池电(化学)-热耦合模型的区别及应用场景

3.4 不同类型锂离子电池建模及仿真演示

第二天下午

  1. 锂离子电池衰退模型及仿真

4.1 COMSOL中电池充放电循环仿真

4.1.1 电池充放电循环边界条件设置

4.1.2 电池加速衰退设置

4.1.3 电池充放电循环仿真后处理技巧

4.2 锂离子电池常见衰退现象及其数学描述

4.2.1 负极SEI膜增厚过程仿真

4.2.2 活性锂损失计算

4.3 锂离子电池衰退模型构建及仿真演示

第三天上午

  1. 动力电池热管理技术及数值仿真

5.1 热管理技术简述

5.2 动力电池风冷及模型构建

5.2.1 空气流动过程仿真及常用物理接口介绍

5.2.2 锂离子电池-空气流动耦合模型构建

5.2.3 典型工况电池空冷模型构建及仿真演示


第三天下午

5.3 动力电池液冷及模型构建

5.3.1 液气流动过程仿真及常用物理接口介绍

5.3.2 锂离子电池-冷却液流动耦合模型构建

5.3.3 典型工况电池液冷模型构建及仿真演示

第四天上午

  1. 锂金属电沉积过程数值模拟

6.1 锂金属电沉积涉及的物理接口简介

6.1.1 一次、二次和三次电流分布接口

6.1.2 稀溶液理论与浓溶液理论

6.2 锂硫电池模型构建

第四天下午

6.3 锂离子电池异构模型

6.3.1 电池异构模型的意义

6.3.1 电池异构模型构建

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