Моделирование батарей требует разного уровня детализации в зависимости от цели моделирования. Модуль проектирования батареи - это дополнение к программному обеспечению COMSOL Multiphysics®, которое включает в себя описания в широком диапазоне масштабов, от подробных структур в пористом электроде батареи до масштаба аккумуляторной батареи, включая системы управления температурой.
Описания включают физические явления, такие как транспорт заряженных и нейтральных видов, баланс заряда, химические и электрохимические реакции, нагрев Джоуля и тепловые эффекты из-за электрохимических реакций, теплопередачи, поток жидкости и другие физические явления, которые важны для понимания аккумуляторной системы. Для проектов, связанных с топливными элементами и электролизами, коррозией, электрооседанием и общей электрохимией, доступны другие дополнительные продукты со специализированной функциональностью.

Литий-ионные батареи
Модуль проектирования аккумуляторов оснащен моделями для литий-ионных батарей. Вы найдете различные механизмы для моделей старения и высокой точности, такие как модель Ньюмана, доступная в 1D, 2D и полном 3D. Помимо самостоятельного моделирования электрохимических реакций, вы можете комбинировать их с теплопередачей и учитывать структурные напряжения и деформации, вызванные расширением и сокращением при интеркалации лития. Модуль также обеспечивает функциональность для настройки гетерогенных моделей, которые описывают фактические формы поровых электролитов и частиц электрода. Изучение микроструктуры батареи помогает обеспечить более глубокое понимание производительности батареи.

Свинцово-кислотные батареи
Для моделирования свинцово-кислотных батарей программное обеспечение включает в себя зависимые переменные ионного потенциала и состава электролита, а также электрический потенциал и пористость в твердых электродах. Модель учитывает растворение и осаждение твердых веществ. Встроенные функции позволяют также изучить, как различные параметры проектирования влияют на производительность батареи, такие как толщина и геометрия электродов и сепараторов, геометрия токовых коллекторов и питателей и многое другое.

Моделирование аккумуляторных батарей
Для более быстрого теплового анализа 3D-аккумуляторов для каждой батареи в упаковке можно использовать проверенные сколочные (упрощенные) модели. После проверки сломки модели могут дать отличную точность в определенном диапазоне работы. Модуль проектирования батареи содержит слипные модели, основанные на физике и разрешающие электрохимические уравнения в нескольких пространственных измерениях.
Интерфейс батареи с одной частицей моделирует распределение заряда в батарее с использованием одной отдельной модели одной частицы для положительных и отрицательных электродов батареи. Интерфейс Lumped Battery использует небольшой набор сложенных параметров для добавления вклада в сумму всех потерь напряжения в батарее, вытекающих из омических сопротивлений и, опционально, процессов передачи и диффузии заряда. Для настройки нескольких моделей совмещенных аккумуляторов и соединения их в 3D-геометрии доступен интерфейс Battery Pack для моделирования управления тепловыми батареями. Этот интерфейс обычно используется вместе с интерфейсом теплопередачи, и он содержит тепловые события, которые могут быть использованы для изучения проблем распространения тепла. Кроме того, можно определить модель батареи на основе произвольного количества элементов электрической цепи с помощью интерфейса Battery Equivalent Circuit.