锂离子电势模型参考

应用于锂离子电池电芯的所有物理连续体均使用锂离子电势模型，此模型假设了基于锂的二元电解质。

电荷的传输方程为 Eqn. (4100) 和 Eqn. (4101)。电流密度 $J$ 使用 Eqn. (4097) 定义。

表 1. 锂离子电势模型参考
理论	请参见浓溶液。
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 > 锂离子电势
要求	使用双精度版本的 Simcenter STAR-CCM+：空间：三维或二维时间：隐式不定常材料：固体或液体可选模型：电化学电化学：锂离子电池单元
属性	二阶梯度。请参见锂离子电势模型属性。
激活	材料	导电率。请参见锂离子电势模型材料和方法。
	初始条件	电势。请参见锂离子电势模型初始条件。
	边界输入	电势指定。请参见锂离子电势模型边界设置。
	交界面输入	请参见：锂离子电势模型交界面设置
	求解器	电势电势求解器参考。
	场函数	请参见锂离子电势模型场函数。

锂离子模型属性

二阶梯度

忽略或包括用于扩散的边界二阶梯度和/或网格面上的内部二阶梯度。

开启：默认值。对内部和边界类型的二阶梯度求解。
关闭：不会对任何类型的二阶梯度进行求解。
仅限内部：仅对内部二阶梯度进行求解。
仅限边界：仅对边界二阶梯度进行求解。

材料和方法

导电率

在瞬态模拟中，指定材料的导电率

σ

（请参见导电率：广义欧姆定律）。

方法	对应方法节点
常数、场函数适用于流体和固体。	导电率 > 常数、场函数将指定为标量分布。 $σ$

初始条件

电势: 用于将电势 $ϕ$ 初始化为指定的标量分布。

边界设置

壁面边界

电势指定

方法	对应的物理值节点
特定电流可用于定义边界的法向电流密度。	单位电流将单位电流 $J_{n}$ 设为指定的标量分布。请参见 Eqn. (4283)。
电势可用于根据 Eqn. (4279) 定义边界处的电势。	电势将Eqn. (4279)中的电势 $\bar{ϕ}$ 定义为标量分布。
电流可用于定义通过边界的总电流。	电流将总电流 $I_{Γ}$ 设为指定的标量分布。请参见 Eqn. (4282)。
电流密度可用于定义边界处的电流密度。	电流密度将 $J$ 设为指定的矢量分布。请参见 Eqn. (4228)。
伏安特性可用于定义边界处的 I-V 曲线。	伏安特性定义流过边界的电流与边界处的电势之间的关系。在电化学应用中，通常使用 Butler Volmer 法定义此关系（请参见Butler-Volmer 电流电势特性）。或者，也可通过提供表格数据来指定 I-V 曲线。有关详细信息，请参见设置电流电势特性和伏安特性参考。电势将Eqn. (4295)中的电势 $ϕ_{1}$ 定义为标量分布。
绝缘体将边界处的比电流 $J_{n}$ (Eqn. (4283)) 设为零。	无
比电功率用于定义边界的法向电功率。	比电功率将比电功率 $P$ 设为指定的标量分布。Simcenter STAR-CCM+ 使用计算边界处的比电流，其中为电势（电压）。 $P = J_{n} V$ $J_{n}$ $V$ 请参见 Eqn. (4283)。

锂离子电势模型交界面设置

Butler-Volmer 关联参数

将相应的物理连续体分配给区域后，即可使用此节点设置固体电解质交界面 (SEI) 的参数。

电阻

R_{0}

（位于 Eqn. (4162) 中）。

SEI 活化能

E_{SEI}

（位于 Eqn. (4162) 中）。

电容

C

（位于 Eqn. (4158) 中）。

速率常数

k_{0}

（位于 Eqn. (4161) 中）。

反应活化能

E_{a}

（位于 Eqn. (4161) 中）。

电极的最高浓度

c_{s, max}

（位于 Eqn. (4159) 中）。

电解质的参考浓度

c_{l, ref}

（位于 Eqn. (4159) 中）。

阳极传递系数

α^{a}

（位于 Eqn. (4158) 中）。

阴极传递系数

α^{c}

（位于 Eqn. (4158) 中）。

电解质反应级数

α^{3}

（位于 Eqn. (4159) 中）。

电极反应级数

α^{1}

（位于 Eqn. (4159) 中）。

空穴反应级数

α^{2}

（位于 Eqn. (4159) 中）。

亚松弛参数

每次迭代时，控制新计算的求解取代旧求解的范围。默认值 (1.0) 表示不使用亚松弛。

电极平衡电势

设置	相应的子节点
线性此方法输入简化的电极平衡电势 $U_{eq}$ 。需要为点 $y = 0$ 和 $y = 1$ 提供 $U_{eq}$ 的值。对间隔 $y = [0, 1]$ 的值进行线性插值。对于锂离子电池电芯，可以将电极平衡电势近似为一个常数，例如阴极 3.7 V。如果选择此类设置，在充电和放电过程中放电的驱动力不会增加。如果停用防止电极耗尽，这种情况会导致数值问题，无法达到平衡状态。	线性电极平衡电势 y=0 的电极平衡电势 $y = 0$ 时 $U_{eq}$ 的值。 y=1 的电极平衡电势 $y = 1$ 时 $U_{eq}$ 的值。
表格使用表作为电极平衡电势 $U_{eq}$ 的输入。电极平衡电势必须随电极化学计量 $y$ 的增大而单调递减。	表格的电极平衡电势属性表包含 $y$ 的函数形式的 $U_{eq}$ 值的表。电极的相对浓度 (y) 电极化学计量 $y$ 的列条目。电极平衡电势电极平衡电势 $U_{eq}$ 的列条目。

设置

相应的子节点

线性: 此方法输入简化的电极平衡电势 $U_{eq}$ 。需要为点 $y = 0$ 和 $y = 1$ 提供 $U_{eq}$ 的值。对间隔 $y = [0, 1]$ 的值进行线性插值。; 对于锂离子电池电芯，可以将电极平衡电势近似为一个常数，例如阴极 3.7 V。如果选择此类设置，在充电和放电过程中放电的驱动力不会增加。如果停用防止电极耗尽，这种情况会导致数值问题，无法达到平衡状态。

线性电极平衡电势

y=0 的电极平衡电势: $y = 0$ 时 $U_{eq}$ 的值。
y=1 的电极平衡电势: $y = 1$ 时 $U_{eq}$ 的值。

表格: 使用表作为电极平衡电势 $U_{eq}$ 的输入。电极平衡电势必须随电极化学计量 $y$ 的增大而单调递减。

表格的电极平衡电势属性

表: 包含 $y$ 的函数形式的 $U_{eq}$ 值的表。
电极的相对浓度 (y): 电极化学计量 $y$ 的列条目。
电极平衡电势: 电极平衡电势 $U_{eq}$ 的列条目。

投影级数

设置用于计算交界面上液体浓度

c_{l}

和固体浓度

c_{s}

的投影级数。

零阶: 使用相应的电池电芯中心值。当锂离子耗尽或饱和时使用此方法。
一阶: 使用一阶投影（默认值）。

防止电极耗尽

激活时，将用户自定义平衡电压曲线更正为当

y = 0

时渐近逼近

\infty

，当

y = 1

时渐近逼近

- \infty

。

激活此选项可确保局部化学平衡存在于所有外部负载条件下，其中 Eqn. (4160) 中 $η = 0$ 。

防止电解质耗尽

激活时，将 SEI 表面过电位更正为当盐电解质耗尽时

η = 0

。请参见 Eqn. (4160)。

场函数

电势: $ϕ$ （位于 Eqn. (4100) 中）。
电场: $E$ （位于 Eqn. (4093) 中）。
电流: $J$ （位于 Eqn. (4093) 中）。
导电率: $σ$ （在 Eqn. (4093) 中）和 $κ_{0}$ （在 Eqn. (4097) 中）。
Effective Electrical Conductivity(有效导电率): $σ$ （在 Eqn. (4093) 中）和（在 Eqn. (4097) 中）。 $κ$
电容比电流: Eqn. (4158) 中的第二项。
SEI 比电流: （法拉第）电流密度的 SEI 法向分量，即
Eqn. (4158) 中的第一项。
SEI 表面过电位: $η$ （位于 Eqn. (4160) 中）。

方法	对应的物理值节点
特定电流可用于定义边界的法向电流密度。	单位电流将单位电流 $J_{n}$ 设为指定的标量分布。请参见 Eqn. (4283)。
电势可用于根据 Eqn. (4279) 定义边界处的电势。	电势将Eqn. (4279)中的电势 $\bar{ϕ}$ 定义为标量分布。
电流可用于定义通过边界的总电流。	电流将总电流 $I_{Γ}$ 设为指定的标量分布。请参见 Eqn. (4282)。
电流密度可用于定义边界处的电流密度。	电流密度将 $J$ 设为指定的矢量分布。请参见 Eqn. (4228)。
伏安特性可用于定义边界处的 I-V 曲线。	伏安特性定义流过边界的电流与边界处的电势之间的关系。在电化学应用中，通常使用 Butler Volmer 法定义此关系（请参见Butler-Volmer 电流电势特性）。或者，也可通过提供表格数据来指定 I-V 曲线。有关详细信息，请参见设置电流电势特性和伏安特性参考。电势将Eqn. (4295)中的电势 $ϕ_{1}$ 定义为标量分布。
绝缘体将边界处的比电流 $J_{n}$ (Eqn. (4283)) 设为零。	无
比电功率用于定义边界的法向电功率。	比电功率将比电功率 $P$ 设为指定的标量分布。Simcenter STAR-CCM+ 使用计算边界处的比电流，其中为电势（电压）。 $P = J_{n} V$ $J_{n}$ $V$ 请参见 Eqn. (4283)。