COMSOL Multiphysics^® 6.1 发布亮点

电池模块更新

COMSOL Multiphysics^® 6.1 版本为“电池模块”的用户引入了新的接口用于对多个电池进行建模，新增了模拟电池层传热的功能，并添加了参数估计 研究步骤。请阅读以下内容，进一步了解这些更新及其他新增功能。

新的电池组接口

新的电池组 接口采用一对多的方法来设置多个集总电池模型，并在三维几何中连接它们。这个新增的接口通常与传热 接口一起使用，对电池组的热管理进行建模。此外，在此接口中还可以添加用于研究热失控传播问题的热事件。您可以在新的电池组中的热失控传播模型以及现有的圆柱电池组的热分布和液冷式锂离子电池组模型中查看这一新接口的应用演示。

电池组在热失控过程中的温度分布。

新增用于传热的电池层节点

通过使用传热 接口中的新电池层 域节点，可以用均质方法模拟电池单元各层中的传热，其中电池的各个层无需在计算网格中进行解析。热方程的均匀化可以通过使用根据电池层的配置以及层内和穿层方向的热导率定义的各向异性热导率张量来实现。您可以在新的电池组中的热失控传播模型和以下现有模型中查看此特征的应用演示：

• lumped_li_battery_pack_6s2p
• li_battery_pack_3d
• li_battery_pack_designer

新的 电池层节点用于设置多个圆柱形电池的传热属性。对于卷绕式（圆柱形）层配置，该节点可以创建自己的多圆柱坐标系，用于为电池单元中的各层指派不同的穿层和层内热导率。

电池模块现在包含参数估计

现在，“电池模块”许可证支持使用参数估计 研究步骤以及 BOBYQA、Levenberg-Marquardt 和 IPOPT 优化求解器。参数估计通常用于根据实验数据来确定电池模型的合适参数值。现有的瞬态集总电池模型的参数估计模型现在只需“电池模块”许可证即可运行。

本例使用实验电压数据作为输入，对集总电池模型进行参数估计（拟合）。

“装配对”边界的连续性条件得到改进

在边界的两侧使用不匹配的网格单元时，通常会使用装配对。例如，在复杂的三维几何中使用扫掠网格时，可能需要使用装配对。在新版本中，“装配对”边界的电势因变量（电极和电解质相）的连续性 边界条件在电流分布 接口以及锂离子 和二元电解质电池 接口的精度和数值稳定性方面得到了显著提升。

“电池模块”案例库中的“圆柱卷绕式电池”模型中各层之间的非匹配网格单元。

非理想物质活度系数

6.1 版本新增了使用德拜-休克尔理论对非理想电解质进行建模的功能。在此类电解质中，即使浓度的微小变化（在毫摩尔范围内）也可能导致物理量（例如 pH 值和电极平衡电位）发生可测量的变化。因此，在建模仿真中考虑非理想效应是电化学接口的重要补充功能。在新版本中，现在可以将这些效应包含在三次电流分布，Nernst-Planck 和稀物质传递 接口中。用户可以使用德拜-休克尔 物质活度公式或用户定义的表达式来定义活度系数。

属性计算的性能得到提升

在所有属性计算（例如密度和黏度）以及热力学属性（例如热容和蒸汽压）中，计算能力的性能提升都是显而易见的。以前将大部分求解时间用于执行属性计算的模型，现在的求解时间可以减少 30% 之多。

高级化学公式

现在可以使用更高级的公式来计算化学物质和化学反应。例如，封闭标记 ()、[] 和 {} 可以用来指示配位化合物的分子式中的结构单元。为了提高可读性，可以在反应式中使用简化名称表示整个物质或分子结构的一部分。在进行反应平衡时，会考虑完整的组分和电荷。

在系统中添加物质的功能得到改进

在数据库中搜索物质并将其添加到模型中的功能已得到扩展和改进。现在可以使用回车 (Enter) 键逐一添加从搜索中过滤的物质。此外，在添加物质后，不再需要重置过滤器。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics^® 6.1 版本的“电池模块”添加了多个新的教学案例。

圆柱卷绕式电池

圆柱卷绕式电池和极耳中的温度，图中显示一个活动的剪裁平面用于查看模型内部。

“案例库”标题：
jelly_roll
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扁平几何上的圆柱卷绕式电池

集流体箔和扁平圆柱卷绕式电池的极耳中的电势。为了更好地显示箔和极耳中的电势，圆柱卷绕式电池的厚度按 100 倍的系数进行了缩放。

“案例库”标题：
jelly_roll_flattened
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热失控传播

电池组在热失控过程中的温度 (°C)。

“案例库”标题：
thermal_runaway_propagation
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锌溴氧化还原液流电池

电池中沉积的锌的体积分数和溴的浓度 (mol/m³)。

“案例库”标题：
znbr_flow_battery
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