浓缩电解质模型参考

浓缩电解质模型考虑液体电解质中锂离子的传输。

浓缩电解质模型需要双精度版本的 Simcenter STAR-CCM+ 对锂离子的传输进行建模。

使用浓缩电解质模型时,电解质(盐和溶剂)只能指定为多组分液体。将电解质指定为锂/盐和溶剂的混合物,并单独配置每个组分。

激活电化学电磁模型时,浓缩电解质模型在物理连续体中作为可选模型提供。可以将浓缩电解质模型与子网格颗粒插层模型一起使用,从而模拟电池电芯的电化学过程。这些模型通过对电池电极内颗粒级别发生的扩散进行建模,以计算几何未求解表面上的电化学反应。

为了考虑溶液中离子的非理想行为,浓缩电解质模型提供了使用浓度和温度相关材料属性的选项。

对于含浓缩电解质模型的模拟,除其他许可证功能外,Simcenter STAR-CCM+ 还要求具有 batterysim 许可证。

1. 浓缩电解质模型参考
理论 请参见浓溶液分离组分
提供方式 [物理连续体] > 模型 > 可选模型
节点路径示例 连续体 > 物理 1 > 模型 > 浓缩电解质
要求
使用双精度版本的 Simcenter STAR-CCM+
  • 空间三维二维
  • 时间隐式不定常
  • 材料多组分液体
  • 反应期非反应(自动激活分离组分
  • 可选模型电化学(自动激活电化学反应)、电磁
  • 电磁电动势
  • 温度分离流体温度
属性 无。
激活 材料属性 盐、阳离子迁移数、盐扩散率的浓溶液修正、盐迁移的非理想溶液修正。请参见材料属性
场函数 浓缩电解质电流贡献、电流密度传递源。请参见场函数

材料属性

多组分液体 > 液体组分 > [组分] > 材料属性节点下,为液体电解质中的锂离子提供浓度和温度相关材料属性。

表示二进制盐的组分。
方法 对应方法节点
布尔
布尔运算
激活 True 时,启用盐材料属性。

还为液体组分提供以下材料属性:

  • 阳离子迁移数
  • 盐扩散率的浓溶液修正
  • 盐迁移的非理想溶液修正
阳离子迁移数

激活材料属性时可用。

指定电解质中的阳离子携带的总电流的分数,Eqn. (1884) 中的 t +,j 0

方法 对应方法节点
常数场函数 阳离子迁移数 > 常数场函数

指定 t +,j 0 作为标量分布。

表 (T, c) Cation Transference Number > Table (T,c)

通过将 t +,j 0 , T , c 值, Simcenter STAR-CCM+确定 t +,j 0 ( T , c ) 的分布。

请参见使用表 (T,c)

表格 阳离子迁移数 >

指定用于插补阳离子迁移数的独立标量场函数变量。

请参见使用表格数据

盐扩散率的浓溶液修正

激活材料属性时可用。

指定离子/盐扩散的浓溶液修正,Eqn. (1885) 中的 d ( ln c 0 ) d ( ln c i )

方法 对应方法节点
常数场函数 盐扩散率的浓溶液修正 > 常数场函数

d ( ln c 0 ) d ( ln c i ) 指定为标量分布。

表 (T, c) 盐扩散率的浓溶液修正 > 表 (T,c)

通过提供 d ( ln c 0 ) d ( ln c i ) , T , c 值的表格,将盐扩散率的浓溶液修正定义为温度和锂离子/盐浓度的函数,从而使 Simcenter STAR-CCM+ 确定 d ( ln c 0 ) d ( ln c i ) ( T , c ) 的分布。

请参见使用表 (T,c)
表格 盐扩散率的浓溶液修正 >

指定用于插补盐扩散率的浓溶液修正的独立标量场函数变量。

请参见使用表格数据

盐迁移的非理想溶液修正

激活材料属性时可用。此属性需要一个含非零阳离子迁移数的组分。

指定 Eqn. (4096) 中的 d ( ln f ±   ) d ( ln c )

方法 对应方法节点
常数场函数 盐迁移的非理想溶液修正 > 常数场函数

d ( ln f ±   ) d ( ln c ) 指定为标量分布。

表 (T, c) 盐迁移的非理想溶液修正 > 表 (T,c)

通过提供 d ( ln f ±   ) d ( ln c ) , T , c 值的表格,将盐迁移的非理想溶液修正定义为温度和锂离子/盐浓度的函数,从而使 Simcenter STAR-CCM+ 确定 d ( ln f ±   ) d ( ln c ) ( T , c ) 的分布。

请参见使用表 (T,c)
表格 盐迁移的非理想溶液修正 >

指定用于插补盐迁移的非理想溶液修正的独立标量场函数变量。请参见使用表格数据

分子扩散率
多组分液体 > 液体组分 > 材料属性下,除了可用的常用方法外,浓缩电解质模型还可以将多组分液体中每个组分的分子扩散率设为表格,以插补温度和浓度的扩散率。
方法 对应方法节点
表 (T, c) 多组分液体 > 液体组分 > 材料属性

通过提供表格来指定 Eqn. (1873) 中的分子扩散率 D i , j ,作为温度和锂离子/盐浓度的函数。请参见使用表 (T,c)

场函数

仅当为分离组分求解器激活保留临时储存属性时,才可以使用以下场函数。
浓缩电解质电流贡献
κ d ( ln c ) χ (位于 Eqn. (4097) 中)。
[组分]的电流密度传递源
Eqn. (1884) C i 的体积积分。