燃料电池与锂离子电池

电化学仿真技术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。

燃料电池主要讲解燃料电池仿真应用，以燃料电池仿真、多孔电极模型、尘气输运模型、纽扣电池模型、连接体模型、直接碳燃料电池模型（ 传质-导电-电化学-热多场耦合 ）以及应力分析为例，带大家掌握 COMSOL 仿真从简到真的燃料电池建模方法。

锂离子电池仿真应用，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、液冷模型构建等。

通过多个模块场景案例的应用讲解，了解借助 COMSOL 在理想或多物理场环境下建模、分析、评估、预测燃料电池、锂离子电池、锂金属电池、电解加工、电化学加工等行业中涉及器件的性能的方法，使设计满足当前和未来发展。

适合各省市、自治区从事电力工业、材料科学、无机化工、汽车工业、自动化技术及能源等事业单位技术骨干、科研院所、高校相关专业的在校硕士、博士研究生以及广大爱好者

COMSOL 多物理场耦合仿真技术与应用- – 燃料电池

COMSOL 仿真基础

1 1 、L COMSOL 软件基本操作

1.1 创建模型一般步骤

1.2 几何创建方法

1.3 网格划分技巧

1.4 方程及边界设置

2 2 、后处理

2.1 数据集创建

2.2 衍生量的计算

2.3 结果图的绘制

实例操作：肋片散热模型，化整为零式网格划分模型

COMSOL 燃料电池仿真技术详解

3 3 、燃料电池仿真

3.1 燃料电池开路电压计算

3.2 燃料电池三种极化损失

4 4 、多孔电极有效扩散系数构建

4.1 多孔电极构建方法

4.2 曲率与孔隙率关系

4.3 尘气模型实现方法

实例操作：多孔电极模型、尘气输运模型

5 、从简到真的建模方法

5.1 只考虑气体输运

5.2 添加导电过程

5.3 添加电化学过程

5.4 添加退化过程

实例操作：纽扣电池模型，退化模型

6 6 、连接体研究分析

6.1 燃料电池活化设置方法

6.2 传质-导电-电化学多场耦合方法

6.3 传热-传质-动量-导电-电化学多场耦合

6.4 连接体优化与设计

实例操作：连接体优化模型、新型连接体模型

7 7 、积碳研究

7.1 燃料电池边界设置

7.2 传质-导电-电化学多场耦合方法

7.3 甲烷内重整反应设置

7.4 甲醇内重整反应设置

7.5 积碳分析

实例操作：甲烷积碳模型，甲醇积碳模型

8 、直接碳燃料电池性能研究

8.1 Boudouard 反应设置

8.2 热源设置方法

8.3 传质-导电-电化学-热多场耦合方法

8.4 性能分析

实例操作：直接碳燃料电池模型

9 、应力分析

9.1 力学边界设置

9.2 损伤几率求解

9.3 残余应力分析

9.4 热应力分析

实例操作：微管应力模型

comsol–锂离子电池

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 中锂离子电池接口介绍

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

2. 锂离子电池 P2D 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 电池典型充放电过程仿真及后处理

3. 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 圆柱形或方形锂离子电池建模及仿真演示 (二选一)

4. 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

5. 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

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

6 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

6.3 锂离子电池异构模型

6.3.1 电池异构模型的意义

6.3.2 电池异构模型构建

专题一燃料电池专题讲师简介：来自国内重点大学，能源与动力学院新能源系博士、副教授，硕士生导师讲授。授课讲师有着丰富的 COMSOL 使用经验，近些年以第一作者在国内外期刊发表论文数十篇，发表专利数项。擅长领域：燃料电池、锂离子电池、储能材料、电化学等模拟与设计、阴极保护模拟、电池集流设计等。

专题二锂离子电池专题讲师简介： 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。

公众号：科研硕博

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