方形锂离子电池的三维电化学与热分析

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方形锂离子电池在电动汽车和电池储能系统中得到广泛的应用。

本例演示如何使用“锂离子电池”接口来模拟包含两个卷芯的全三维方形电池模型,其中定义了一个完整的纽曼模型,并引入了局部热平衡,考虑了由不可逆活化损失和欧姆损耗(焦耳热)引起的热源,以及由可逆熵变引起的可逆损失。

与 P2D 模型相比,三维模型能够研究:

  • 卷芯长度方向上的电池内局部电流密度和荷电状态的不均匀性,尤其是高倍率充放电循环过程

  • 由极耳位置和卷芯部分的悬垂位置引起的几何效应

  • 电化学与传热方程之间的全空间耦合,即,不使用空间平均近似

  • 电极中每个点 (x, y, z) 的颗粒内插层方程的额外维度,将模型扩展成伪四维 (P4D) 模型(三维加上颗粒半径的额外维度)。

案例中展示的此类问题通常可通过以下产品建模: