2022 年 6 月 23 日 下午1:15–5:30

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COMSOL 主题日:电池 & 燃料电池

了解多物理场仿真的无限可能

随着对环保技术投资的增加,电池、燃料电池和电解槽的开发愈发成为电动汽车和电力行业中不可或缺的一部分。 COMSOL Multiphysics® 软件作为一款多物理场仿真平台,可帮助您建立基于物理场的高保真电化学电池模型,对物质传递、电荷传递、传热、流体流动和电化学反应等各方面进行仿真。您还可以在系统模型和数字孪生模型中(如电动汽车传动系统)使用集总模型,并创建仿真 App 供非专业人员使用。

欢迎参加本次 COMSOL 主题日——电池和燃料电池专场,从主题演讲和技术演示中了解使用多物理场仿真研究和设计电池、燃料电池和电解槽的优势。我们还将介绍 COMSOL Multiphysics® 中的相关功能,并演示如何在大型开发团队中使用该软件。

欢迎您邀请同事及好友参加此次活动。请查阅页面下方的日程表,了解活动的具体安排。

日程安排

1:15 p.m.

建议您提进入会场,测试您的会议系统及音频设备。

1:30 p.m.

介绍会议日程,以及会议系统的使用方法。

1:40 p.m.

电池开发的挑战之一是了解电池中的基本电化学过程,这可能决定了电池的性能和寿命。由于涉及的领域十分广泛,在电化学系统的理论和数学建模方面一直缺少足够的专家。

一些科学家和工程师可能因为缺乏相关理论知识而无法自己建立模型,此时电化学领域的专家可以使用 App 开发器为他们开发特定和定制化的仿真 App 。通过这种方式,更多的科学家和工程师将可以从电池系统的建模和仿真中得到帮助。

此外,我们还将介绍 COMSOL Multiphysics® V6.0 软件的新功能——模型管理器。该功能允许产品设计周期中的所有相关人员在建模和仿真中进行相互协作。

2:00 p.m.
主题演讲
电化学仿真在电芯产品开发中的应用

蜂巢能源科技股份有限公司,何见超

2:30 p.m.
主题演讲
COMSOL 仿真在质子交换膜燃料电池研究中的应用

清华大学,徐梁飞

质子交换膜燃料电池的输出能力因受内部传热传质过程的影响,呈现出强烈的非线性特征,尤其在动态工况下更为明显。使用 COMSOL Multiphysics® 软件,可通过仿真加深对燃料电池内在过程的理解,因此可以加快相关科研工作的进展。

本次演讲将介绍燃料电池非线性特性方面的实验研究进展,并结合 COMSOL 多物理场仿真软件,介绍相关多尺度建模仿真工作。

3:00 p.m.
休息
3:05 p.m.
主题演讲
利用仿真技术优化锂离子电池极耳设计

通用汽车(中国)投资有限公司,刘敬源

随着新能源汽车的普及,锂离子电池的安全性问题受到了越来越广泛的关注。对电芯热性能的研究也成为了一个重点课题。除了针对电极材料的不断改进,对电芯辅材的设计,尤其是极耳的设计,也可以在相当程度上改善电芯的热性能,降低热点的温度,并均衡电芯的温度分布。

此次分享的研究中借助了 COMSOL Multiphysics® 软件的多物理场仿真能力,探索不同极耳设计对电芯的电化学性能和热性能的影响,并通过电流密度分布、温度分布和最大温升等指标对不同的极耳设计进行优化。

3:35 p.m.

热管理在众多汽车相关的应用中都是非常重要的一方面。例如在车辆电气化中,电池、燃料电池和许多其他组件会产生热量或需要热量,同时它们在较小的温度区间内才能发挥出最佳性能,因此热管理至关重要。

在本环节中,我们将介绍并演示 COMSOL Multiphysics® 中通过对流和传导模拟系统热管理的相关功能和优势。我们还将演示强制对流冷却的相关建模与操作。

3:55 p.m.
休息
4:00 p.m.
并行环节
集总(简化)电池模型

在电池模块中,您可以对电池的微观结构进行细致建模,也可以建立均质模型,甚至是集总模型。该模块涵盖了电池建模和设计的所有方面,不仅支持对电池结构进行详细研究,同时也可以研究电池在电动汽车传动系统中的性能。

在本环节中,我们将讨论并演示如何使用集总模型来描述电动汽车系统中的电池组。

电池、燃料电池和电解槽模型的参数估计

电化学模型中使用的许多参数可能很难明确地测量或确定。在 COMSOL Multiphysics® 中,您可以使用基于物理场的模型和瞬态方法来提取这些参数的值。

在本环节中,我们将演示如何使用参数估计来表征电池和燃料电池的设计和运行。

4:30 p.m.
并行环节
电化学电池中的两相流和运输过程

两相流在许多电化学系统(例如燃料电池和电解槽)中普遍存在。CFD 模块与燃料电池和电解槽模块具有可以模拟此类现象的内置功能,包括分散型两相流和相界面追踪方法。

本环节将关注燃料电池和电解槽模块中的两相流特征,以及如何将两相流与电极动力学和化学物质传递相结合。

电池老化

电池通常会受到电极上一些副反应的影响,从而导致电池老化。电池模块可用于模拟电池老化机制以及由此产生的电池容量衰减。

在电池模块中,任意的副反应都可以在电池模型中体现。例如析氢和析氧,或是由于沉积、锂金属析出、金属腐蚀和石墨氧化而导致的固体电解质界面的生长。

在本环节中,我们将展示如何使用电池模块来模拟电池老化,并演示构建和运行容量衰减模型的过程。

5:00 p.m.
技术交流
电池 & 燃料电池仿真
电池 & 燃料电池仿真
5:30 p.m.
结束

COMSOL 讲师

王刚
COMSOL

毕业于上海交通大学,获得材料学博士学位,后在复旦大学化学系从事博士后研究,主要研究领域涉及高分子加工流变学和计算机模拟。拥有十多年数值仿真经验及聚合物流变学领域的研究和工作经历,长期负责 COMSOL 软件在流体、化工、PDE建模等领域的技术支持和咨询工作。

施翀
COMSOL

毕业于复旦大学,获得材料工程专业硕士学位,主要从事电化学防腐蚀研究。2014 年加入 COMSOL,负责 COMSOL 软件的技术支持和客户咨询工作,研究内容涉及电化学、传热、化工、流体等领域。

王永超
COMSOL

王永超,COMSOL 中国应用工程师。硕士毕业于北京科技大学材料科学与工程专业,参与过多项腐蚀及电池仿真分析与设计的项目,拥有丰富的仿真建模经验。负责 COMSOL 软件的技术支持和客户咨询工作,主要涉及化学、电化学等领域。

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地点

本次活动将在线举行

Local Start Time:
2022 年 6 月 23 日 | 下午1:15 (UTC+08:00)
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特邀讲师

见超 何 蜂巢能源科技股份有限公司

何见超,博士毕业于北京科技大学,现任蜂巢能源科技(无锡)有限公司电池机理仿真部总监。专注于将有限元仿真与电池设计相结合,包括:电芯充放电性能分析与预测、内阻与产热分解、电池热管理、充电策略优化等,在电池领域具有丰富的仿真与产品设计经验。

梁飞 徐 清华大学

徐梁飞博士,清华大学车辆学院副教授、博士生导师、德国洪堡学者。长期从事车用氢能燃料电池技术研究,主持承担了多个国家级、省部级及企业科研项目,在车用氢能燃料电池动态机理、性能诊断和智能控制方面取得了成果。作为技术骨干参与研发了奥运示范客车氢能燃料电池发动机及动力系统。目前担任多本国际期刊编委与多个国内学会委员等职,获两项省部级/行业科技进步一等奖及行业人才奖。

刘敬源 通用汽车(中国)投资有限公司

刘敬源,博士毕业于复旦大学化学系,现就职于通用汽车中国科学研究院,主要从事高功率型锂离子电池的研究与开发工作,发表论文 20 余篇。