异构和同构模型
对具有代表性的单电池的多孔电极和孔隙电解质的详细结构进行建模。
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理解、设计和优化电池系统
根据不同的仿真目的，电池建模需要不同程度的细节。“电池模块”是 COMSOL Multiphysics® 软件的一个附加产品，从电池多孔电极的详细结构到包括热管理系统在内的电池组，其中涵盖各种尺度的广泛描述。
这些描述涉及带电和电中性物质的传递、电荷平衡、化学和电化学反应、焦耳热和电化学反应引起的热效应、传热、流体流动等各种物理现象，以及对于理解电池系统非常重要的其他物理现象。
“电池模块”提供一套专用工具来模拟电池在不同工作条件下的性能。
为了更快地对三维电池组进行热分析，您可以为电池组中的每个电池使用经过验证的集总（简化）模型。此类模型一旦经过验证，便可以在特定的工作范围内提供极高的精度。“电池模块”包含基于物理场的集总模型，可以用于求解多个空间维度的电化学方程。
单颗粒电池 接口使用一个单独的单颗粒模型分别表征电池的正负极，从而对电池中的电荷分布进行建模。集总电池 接口利用一小组集总参数来添加电池中所有电压损失的总和，这些电压损失源于欧姆电阻和（可选的）电荷转移与扩散过程。为了建立多个集总电池模型并将其连接到三维几何，电池组 接口支持对电池组的热管理进行建模。该接口通常与传热 接口结合使用，其中独有的热事件特征可用于研究热失控传播问题。 不仅如此，您还可以使用电池等效电路 接口根据任意数量的电路元件来定义电池模型。
电池系统和化学物质经常在电极上产生不必要的副反应，您可以研究它们对充放电循环以及自放电的影响。
您可以模拟的典型副反应包括析氢、析氧、固体电解质界面的生长、金属电镀、金属腐蚀和石墨氧化。
电池系统通常是封闭系统，要研究其工作过程非常困难。我们可以使用电位阶跃、电流中断和阻抗谱等瞬态方法来表征工作中的电池。
通过执行瞬态研究，您可以在不同的时间尺度和频率下运行参数估计，从而分离欧姆、动力学、传输以及其他可能导致电池老化的损耗。利用瞬态技术、建模和参数估计，您可以对电池系统的健康状况做出非常准确的估计。
锂离子电池 接口用于计算锂离子电池的电位和电流分布，支持使用多种插层电极材料，还包含 SEI 层引起的电压损失。
二元电解质电池 接口用于计算普通电池的电位和电流分布，支持使用多种插层电极材料，此外，还可以包含由于在多孔电极上形成膜而引起的电压损失。
多孔电池电极中的颗粒既可以是固体（锂离子电极），也可以是多孔（铅酸，镍镉）结构。在固体颗粒情况下，电极中的填充颗粒之间存在孔隙。然而，对于氢和锂这样的小原子，固体颗粒中可能会发生传递和反应。这些插层物质通过沿固体颗粒半径定义的单独扩散-反应方程进行建模，其通量在颗粒表面与在颗粒之间的孔隙电解质中传递的物质相耦合。插层物质和反应是为锂离子电池预定义的，您也可以使用相同的功能来模拟镍氢等电池中的氢插层。
对于多孔颗粒的情况，可以得到双峰孔隙结构：填充颗粒之间的大孔结构和颗粒内部的微孔结构。多孔颗粒的反应-扩散方程的定义方式与固体颗粒中物质的插入方式类似。
模块附带的电池材料数据库包含许多通用电极和电解质材料，有助于大幅减少新建电池模型所需的工作量。
在电池系统建模过程中，一个比较耗时且容易出错的步骤是收集输入数据并合理地使用这些数据。例如，在同一参考系中定义正极和负极非常重要。在将平衡电极（半电池）电位纳入同一电池系统模型之前，必须针对相同的参比电极、电解质和温度进行测量或校准。
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