 |
آبکاری لیتیوم با تغییر شکل
معرفی
در باتری لیتیوم فلزی، فلز لیتیوم در هنگام شارژ بر روی الکترود منفی رسوب می کند
به دلیل انتقال جرم و اثرات اهمی در الکترولیت، برجستگی های اولیه کوچک روی سطح فلز در حین شارژ شدن در معرض رشد سریع قرار می گیرند که در بدترین حالت ممکن است منجر به تشکیل دندریت و در نتیجه منجر به اتصال کوتاه داخلی و فرار حرارتی شود. سناریوها
این مثال روش شارژ پالس معکوس برای کاهش تشکیل دندریت ها را بررسی می کند.
این مدل از ورودی جادوگر مدل Battery Lithium-Ion، هندسه تغییر شکل یافته استفاده می کند که یک رابط باتری لیتیوم-یون به همراه فرمول هندسه تغییر شکل داده شده را اضافه می کند. علاوه بر این، یک رابط رویدادها برای تنظیم چرخه های وظیفه جاری و معکوس استفاده می شود.
تعریف مدل
شکل 1 هندسه مدل باتری لیتیوم یون را نشان می دهد که از دو حوزه (الکترود متخلخل مثبت و جداکننده) تشکیل شده است. سطح الکترود فلزی لیتیوم منفی در y = 0 میلی متر، با یک برآمدگی کوچک با ارتفاع 40 میلی متر، در مرکز x = 0 قرار دارد. مواد در نظر گرفته شده NMC 622 و LiPF6 3:7 EC:EMC برای الکترود مثبت و الکترولیت به ترتیب
شکل 1: هندسه مدل.
در قسمت اول آموزش، یک مدل آبکاری جریان رو به جلو تنظیم شده است تا نحوه رشد یک برآمدگی کوچک لیتیوم در طول فرآیند آبکاری را شبیه سازی کند. یک چگالی جریان الکترود ثابت 1 C بر روی مرز بالای الکترود متخلخل مثبت اعمال می‌شود و سرعت رشد حاصل در امتداد سطح الکترود لیتیوم منفی به عنوان یک شرط مرزی برای شبیه‌سازی وابسته به زمان هندسه تغییر شکل‌یافته (ALE) استفاده می‌شود.
در قسمت دوم آموزش، یک چرخه کار جریان رو به جلو و معکوس تنظیم شده است تا بررسی کند که چگونه برآمدگی لیتیوم بسته به طول پالس معکوس کاهش می یابد. چگالی جریان برای پالس معکوس i rev در مرز بالای الکترود متخلخل مثبت روی 15- درجه سانتیگراد تنظیم شده است. با نشان دادن چرخه کار رو به جلو (زمان نسبی صرف شده در حالت رو به جلو) به عنوان t fwd (بدون ابعاد)، جریان پالس رو به جلو چگالی i fwd را می توان به صورت محاسبه کرد
(1)
کل زمان آبکاری شبیه سازی شده 0.75 ساعت است. زمان چرخه برای یک چرخه کار به جلو و عقب 180 ثانیه است. رابط رویدادها برای تنظیم یک توالی رویداد متشکل از چرخه های وظیفه جاری و معکوس استفاده می شود. چگالی جریان الکترود اعمال شده در مرز بالایی الکترود متخلخل مثبت به طور مناسب بر اساس حالت های رو به جلو و معکوس و چگالی جریان مربوطه محاسبه می شود. یک جارو پارامتریک در قسمت دوم آموزش برای شبیه‌سازی طول‌های مختلف چرخه کاری رو به جلو t fwd و بررسی تکامل سطح الکترود لیتیوم در طول چرخه کار جریان رو به جلو و معکوس تنظیم شده است.
این مدل از عناصر خطی برای تمام متغیرهای وابسته در رابط باتری لیتیوم یونی برای زمان‌های محاسباتی سریع‌تر استفاده می‌کند.
نتایج و بحث
شکل 2 تکامل پروفیل سطح الکترود لیتیوم را در طول چرخه آبکاری رو به جلو نشان می دهد. اندازه برآمدگی اولیه افزایش می یابد و منجر به یک سطح ناهموار می شود.
شکل 2: تکامل شکل الکترود برای چرخه کار جریان رو به جلو (t fwd = 1).
شکل 3 تکامل پروفیل سطح الکترود لیتیوم را در طول چرخه کار جریان رو به جلو و معکوس، برای t fwd = 0.85 نشان می دهد. برآمدگی اولیه اکنون با ادامه آبکاری کاهش می یابد.
شکل 3: تکامل شکل الکترود برای چرخه کار جریان رو به جلو و معکوس ( t fwd = 0.85).
شکل 4: مقایسه پروفیل های سطح الکترود نهایی برای مقادیر مختلف t fwd.
در نهایت، شکل 4 مقایسه پروفیل های سطح الکترود لیتیوم را در آخرین مرحله زمانی برای مقادیر مختلف چرخه وظیفه آبکاری جلویی t fwd نشان می دهد .
مسیر کتابخانه برنامه: Battery_Design_Module/Batteries,_Lithium-ion/li_plating_with_deformation
دستورالعمل های مدل سازی
این آموزش از دو بخش تشکیل شده است. در قسمت اول شما یک مدل آبکاری جریان رو به جلو را برای شبیه سازی نحوه رشد یک برآمدگی کوچک لیتیوم در طول فرآیند آبکاری تنظیم می کنید.
در قسمت دوم شما یک چرخه کار جریان رو به جلو و معکوس را تنظیم می کنید و بررسی می کنید که چگونه برآمدگی لیتیوم بسته به طول پالس معکوس کاهش می یابد.
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard روی  2D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Electrochemistry>Batteries>Lithium-Ion Battery, Deformed Geometry را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت Select Study ، Preset Studies for Selected Physics Interfaces>Time Dependent with Initialization را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
پارامترهای مدل را از یک فایل متنی بارگیری کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل li_plating_with_deformation_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
هندسه 1
هندسه ای را تنظیم کنید که از دو حوزه (الکترود متخلخل مثبت و جداکننده) تشکیل شده است. سطح الکترود لیتیوم منفی در y = 0 میلی متر، با یک برآمدگی کوچک با ارتفاع 40 میلی متر، در مرکز x = 0 قرار دارد.
چند ضلعی 1 (pol1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Polygon کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات چند ضلعی ، بخش مختصات را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
X (M) | Y (M) |
0 | H_prot |
-W_prot/2 | 0 |
-W_cell/2 | 0 |
-W_cell/2 | H_Sep |
W_cell/2 | H_Sep |
W_cell/2 | 0 |
W_prot/2 | 0 |
مستطیل 1 (r1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width W_cell را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، H_pos را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، -W_cell/2 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن y ، H_sep را تایپ کنید . |
فیله 1 (fil1)
گوشه ها را با افزودن فیله گرد کنید.
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Fillet کلیک کنید . |
2 | در شی pol1 ، فقط نقطه 1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Fillet ، بخش Radius را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن Radius ، H_prot/10 را تایپ کنید . |
فیله 2 (fil2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Fillet کلیک کنید . |
2 | در شیء fil1 ، فقط نقاط 3 و 6 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Fillet ، بخش Radius را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن Radius ، W_prot/2 را تایپ کنید . |
5 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
6 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
مواد را اضافه کنید
این مدل دارای یک الکترود منفی فلزی لیتیوم، یک الکترود مثبت NMC 622 و یک الکترولیت LiPF6 3:7 EC:EMC است. مطالب را از کتابخانه مواد باتری وارد کنید.
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Battery>Electrolytes>LiPF6 را در 3:7 EC:EMC (Liquid, Li-ion Battery) انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
مواد را اضافه کنید
1 | به پنجره Add Material بروید . |
2 | در درخت، Battery>Electrodes>NMC 622, LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 (مثبت، باتری Li-ion ) را انتخاب کنید . |
3 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
مواد
NMC 622، LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 (مثبت، باتری لیتیوم یونی) (mat2)
فقط دامنه 2 را انتخاب کنید.
مواد را اضافه کنید
1 | به پنجره Add Material بروید . |
2 | در درخت، باتری> الکترودها> فلز لیتیوم، لی (منفی، باتری لیتیوم یونی ) را انتخاب کنید . |
3 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
4 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
مواد
فلز لیتیوم، لیتیوم (منفی، باتری لیتیوم یونی) (mat3)
1 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
2 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
برای انتخاب تمام مرزهای (پایین) مربوط به سطح الکترود لیتیوم، از جمله برآمدگی، از کادر انتخابی استفاده کنید.
3 | فقط مرزهای 2، 6-8، و 11-13 را انتخاب کنید. |
4 |  روی ایجاد انتخاب کلیک کنید . |
با ایجاد یک انتخاب به این روش، می توانید به راحتی همان مجموعه مرزها را بعداً دوباره انتخاب کنید.
5 | در کادر محاوره ای ایجاد انتخاب ، سطح الکترود لیتیوم را در قسمت متن نام انتخاب تایپ کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
باتری لیتیوم یونی (LIION)
اکنون شروع به تنظیم مدل باتری لیتیوم یون چرخه جلو کنید.
جداکننده 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Lithium-Ion Battery (lion) کلیک راست کرده و Separator را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 1 را انتخاب کنید. |
الکترود متخلخل 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Porous Electrode را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای الکترود متخلخل ، بخش خواص الکترولیت را پیدا کنید . |
4 | از لیست مواد الکترولیت ، LiPF6 را در 3:7 EC:EMC (باتری مایع، لیتیوم یون ) (mat1) انتخاب کنید . |
5 | قسمت Electrode Properties را پیدا کنید . از لیست σ ، User defined را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، sigmas_pos را تایپ کنید . |
6 | قسمت Porous Matrix Properties را پیدا کنید . در قسمت متن ε s ، epss_pos را تایپ کنید . |
درهم آمیختگی ذرات 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Particle Intercalation 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Particle Intercalation ، قسمت Species Settings را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن c s,init ، cs_init_pos را تایپ کنید . |
4 | قسمت خصوصیات انتقال ذرات را پیدا کنید . در قسمت متن r p ، rp_pos را تایپ کنید . |
سطح الکترود 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Electrode Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای سطح الکترود ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، سطح الکترود لیتیوم را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش Dissolving-Depositing Species کلیک کنید . برای تعیین سرعت رشد سطح الکترود لیتیوم از یک گونه انحلال-رسوب کننده استفاده کنید. |
5 |  روی افزودن کلیک کنید . |
6 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
گونه ها | چگالی (KG/M^3) | جرم مولی (KG/MOL) |
لی | rho_Li | M_Li |
7 | تیک حل متغیرهای غلظت سطح را پاک کنید . |
واکنش الکترود 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Electrode Reaction 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واکنش الکترود ، بخش ضرایب استوکیومتری را پیدا کنید . |
3 | در جدول ضرایب استوکیومتری برای گونه های انحلال-رسوب کننده: تنظیمات زیر را وارد کنید: |
گونه ها | ضریب استوکیومتری (1) |
لی | 1 |
جریان الکترود: چرخه رو به جلو
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  Boundaries کلیک کنید و جریان الکترود را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جریان الکترود ، جریان الکترود: چرخه رو به جلو را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط مرز 5 را انتخاب کنید. |
4 | قسمت Electrode Current را پیدا کنید . از لیست، میانگین چگالی جریان را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت i s,inverage text i_app_fwd را تایپ کنید . |
هندسه تغییر شکل یافته
دامنه جداکننده را به عنوان دامنه تغییر شکل انتخاب کنید .
تغییر شکل دامنه 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Deformed Geometry را گسترش دهید ، سپس روی Deforming Domain 1 کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه 1 را انتخاب کنید. |
چند فیزیک
مرز بدون تغییر شکل 1 (ndbdg1)
جابجایی نرمال را در مرزهای عمودی غیرقابل تغییر تنظیم کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، گره Multiphysics را گسترش دهید ، سپس روی Nondeforming Boundary 1 (ndbdg1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Nondeforming Boundary ، قسمت Nondeforming Boundary را پیدا کنید . |
3 | از لیست شرایط مرزی ، جابجایی نرمال صفر را انتخاب کنید . |
باتری لیتیوم یونی (LIION)
عناصر خطی را برای همه متغیرهای وابسته در رابط باتری لیتیوم یون تنظیم کنید تا زمان محاسبات را افزایش دهید.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی باتری Lithium-Ion Battery (liion) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات باتری لیتیوم یونی ، برای گسترش بخش Discretization کلیک کنید . |
3 | از لیست پتانسیل الکترولیت ، خطی را انتخاب کنید . |
4 | از لیست غلظت نمک الکترولیت ، خطی را انتخاب کنید . |
5 | از لیست پتانسیل الکتریکی ، خطی را انتخاب کنید . |
مش 1
مش را به صورت زیر اصلاح کنید تا عناصر مش بیشتری در امتداد سطح الکترود لیتیوم به دست آورید.
مثلثی رایگان 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Free Triangular کلیک کنید .
Free Triangular کلیک کنید .سایز 1
1 | روی Free Triangular 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، سطح الکترود لیتیوم را انتخاب کنید . |
5 | بخش اندازه عنصر را پیدا کنید . از لیست Predefined ، Finer را انتخاب کنید . |
6 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
7 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
8 | کادر بررسی حداکثر نرخ رشد عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 1.1 را تایپ کنید . |
اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Mesh 1 روی Size کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | از لیست Predefined ، Finer را انتخاب کنید . |
4 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
مطالعه: چرخه رو به جلو
مشکل چرخه رو به جلو اکنون برای حل آماده است. قبل از حل، واحد زمان و زمان های خروجی را به روز کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study: Forward Cycle را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
مرحله 2: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، گره Study: Forward Cycle را گسترش دهید ، سپس روی Step 2: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد زمان ، h را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متنی زمان خروجی ، range(0,0.05/C_rate_avg,0.75/C_rate_avg) را تایپ کنید . |
5 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
یک نمودار خطی برای شکل سطح الکترود لیتیوم در زمان های مختلف در طول چرخه رو به جلو ایجاد کنید ( شکل 2 ) به صورت زیر.
شکل الکترود: چرخه رو به جلو
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، شکل الکترود: چرخه رو به جلو را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنوان ، شکل Electrode: Forward Cycle را تایپ کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی Electrode Shape: Forward Cycle کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، سطح الکترود لیتیوم را انتخاب کنید . |
4 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، y را تایپ کنید . |
5 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت Expression text، x را تایپ کنید . |
شکل الکترود: چرخه رو به جلو
1 | در پنجره Model Builder ، روی Electrode Shape: Forward Cycle کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Axis را پیدا کنید . |
3 | تیک گزینه Manual axis limits را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن حداقل y ، -5.5e-7 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن حداکثر y ، 1.7e-5 را تایپ کنید . |
6 | در نوار ابزار Electrode Shape: Forward Cycle ، روی  Plot کلیک کنید . |
فیزیک را اضافه کنید
شما اکنون بخش اول این آموزش را تکمیل کرده اید که در آن جریان اعمال شده فقط شامل چرخه کار فعلی می شود. اکنون بخش دوم آموزش را راه‌اندازی می‌کنیم که در آن جریان اعمال شده شامل هر دو چرخه جریان رو به جلو و معکوس می‌شود.
با افزودن یک رابط رویدادها شروع کنید و یک توالی رویداد متشکل از چرخه های وظیفه فعلی رو به جلو و معکوس تنظیم کنید .
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics باز شود . |
2 | به پنجره Add Physics بروید . |
3 | در درخت، Mathematics>ODE و DAE Interfaces>Events (ev) را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component 1 در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics بسته شود . |
رویدادها (EV)
دنباله رویداد 1
1 | روی Component 1 (comp1)> Events (ev) کلیک راست کرده و Event Sequence را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توالی رویداد ، بخش Sequence Control را پیدا کنید . |
3 | چک باکس Loop را انتخاب کنید . |
عضو سکانس 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Event Sequence 1 را گسترش دهید ، سپس روی Sequence Member 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Sequence Member ، بخش Sequence Member را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی نام حالت گسسته ، state_fwd را تایپ کنید . |
4 | از لیست شرط پایان ، مدت زمان را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Duration ، T_cycle*t_fwd را تایپ کنید . |
دنباله رویداد 1
در پنجره Model Builder ، روی Event Sequence 1 کلیک کنید .
عضو سکانس 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Sequence Member را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Sequence Member ، بخش Sequence Member را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی نام حالت گسسته ، state_rev را تایپ کنید . |
4 | از لیست شرط پایان ، مدت زمان را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Duration ، T_cycle*t_rev را تایپ کنید . |
تعاریف (COMP1)
سپس، متغیر را برای چگالی جریان اعمال شده برای چرخه رو به جلو و معکوس تنظیم کنید و از این متغیر برای تنظیم جریان الکترود باتری استفاده کنید.
متغیرهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Definitions کلیک راست کرده و Variables را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
i_app | state_fwd*i_fwd+state_rev*i_rev | A/m² | چگالی جریان اعمال شده (سیکل رو به جلو و معکوس) |
باتری لیتیوم یونی (LIION)
جریان الکترود: چرخه رو به جلو و معکوس
1 | در پنجره Model Builder ، روی Electrode Current: Forward Cycle کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جریان الکترود ، جریان الکترود: چرخه رو به جلو و معکوس را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Electrode Current را پیدا کنید . در قسمت i s,inverage text i_app را تایپ کنید . |
اضافه کردن مطالعه
مدل چرخه رو به جلو و معکوس اکنون برای حل آماده است. از یک جارو پارامتریک برای شبیه سازی طول های مختلف چرخه کار آبکاری رو به جلو استفاده کنید.
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت مطالعه انتخاب ، مطالعات از پیش تعیین شده برای رابط های فیزیک انتخاب شده > باتری لیتیوم یونی > وابسته به زمان با مقداردهی اولیه را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه: چرخه رو به جلو و معکوس
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study: Forward and Reverse Cycle را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
جاروی پارامتریک
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  پارامتر Sweep کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جابجایی پارامتری ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 |  روی افزودن کلیک کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
t_fwd (چرخه کار فعلی رو به جلو) | 0.95 0.9 0.85 |
مرحله 1: راه اندازی توزیع فعلی
همچنین، الکترود جریان: گره چرخه رو به جلو را در این مطالعه غیرفعال کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، روی Step 1: Current Distribution Initialization کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای راه‌اندازی توزیع فعلی ، بخش انتخاب فیزیک و متغیرها را پیدا کنید . |
3 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
4 | در درخت، Component 1 (comp1)>Lithium-Ion Battery (liion)>Electrode Current: Forward Cycle را انتخاب کنید . |
5 |  روی Disable کلیک کنید . |
مرحله 2: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، روی Step 2: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد زمان ، h را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متنی زمان خروجی ، range(0,0.05/C_rate_avg,0.75/C_rate_avg) را تایپ کنید . |
5 | قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
6 | در درخت، Component 1 (comp1)>Lithium-Ion Battery (liion)>Electrode Current: Forward Cycle را انتخاب کنید . |
7 |  روی Disable کلیک کنید . |
مطالعه: چرخه رو به جلو
قبل از حل مطالعه چرخه رو به جلو و معکوس، گره های مناسب را در مطالعه چرخه رو به جلو برای کامل بودن غیرفعال کنید.
مرحله 1: راه اندازی توزیع فعلی
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Study: Forward Cycle روی Step 1: Current Distribution Initialization کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای راه‌اندازی توزیع فعلی ، بخش انتخاب فیزیک و متغیرها را پیدا کنید . |
3 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
4 | در درخت، Component 1 (comp1)>Lithium-Ion Battery (lion)>Electrode Current: Forward and Reverse Cycle را انتخاب کنید . |
5 |  روی Disable کلیک کنید . |
مرحله 2: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، روی Step 2: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
رابط فیزیک | حل کنید برای | فرم معادله |
رویدادها (ev) | خودکار (وابسته به زمان) |
4 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
5 | در درخت، Component 1 (comp1)>Lithium-Ion Battery (lion)>Electrode Current: Forward and Reverse Cycle را انتخاب کنید . |
6 |  روی Disable کلیک کنید . |
مطالعه: چرخه رو به جلو و معکوس
در نهایت مدل چرخه رو به جلو و معکوس را حل کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study: Forward and Reverse Cycle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
4 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
مانند قبل، یک نمودار خطی برای شکل سطح الکترود لیتیوم در زمان های مختلف در طول چرخه رو به جلو و معکوس ایجاد کنید ( شکل 3 ).
شکل الکترود: چرخه رو به جلو و معکوس
1 | در پنجره Model Builder ، روی Electrode Shape: Forward Cycle کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، شکل الکترود: چرخه رو به جلو و معکوس را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست مجموعه داده ها ، مطالعه: چرخه رو به جلو و معکوس / راه حل های پارامتریک 1 (sol5) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب پارامتر (t_fwd) ، از لیست را انتخاب کنید . |
5 | در لیست مقادیر پارامتر (t_fwd) ، 0.85 را انتخاب کنید . |
6 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . در قسمت متن عنوان ، شکل الکترود را تایپ کنید: t_fwd = eval(t_fwd) . |
7 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست انتخاب زمان ، Interpolated را انتخاب کنید . |
8 | در قسمت متن Times (h) range(0,0.05,0.75) را تایپ کنید . |
9 | در نوار ابزار Electrode Shape: Forward and Reverse Cycle ، روی  Plot کلیک کنید . |
مقایسه شکل الکترود
در نهایت، یک نمودار خطی برای شکل سطح الکترود لیتیوم در آخرین مرحله زمانی برای مقادیر مختلف چرخه وظیفه آبکاری رو به جلو ایجاد کنید ( شکل 4 ).
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، مقایسه شکل الکترود را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، None را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن عنوان ، Electrode Shape Comparison را تایپ کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی Electrode Shape Comparison کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست مجموعه داده ها ، مطالعه: چرخه رو به جلو /راه حل 1 (sol1) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب زمان ، آخرین را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Selection را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، سطح الکترود لیتیوم را انتخاب کنید . |
6 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، y را تایپ کنید . |
7 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
8 | در قسمت Expression text، x را تایپ کنید . |
9 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
10 | از لیست Legends ، ارزیابی شده را انتخاب کنید . |
11 | در قسمت متن Legend ، t_fwd = 1 را تایپ کنید . |
نمودار خط 2
1 | روی Line Graph 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست مجموعه داده ها ، مطالعه: چرخه رو به جلو و معکوس / راه حل های پارامتریک 1 (sol5) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب زمان ، آخرین را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Legends را پیدا کنید . در قسمت متن Legend ، t_fwd = eval(t_fwd) را تایپ کنید . |
مقایسه شکل الکترود
1 | در پنجره Model Builder ، روی Electrode Shape Comparison کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Axis را پیدا کنید . |
3 | تیک گزینه Manual axis limits را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن حداقل y ، -5.5e-7 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن حداکثر y ، 1.7e-5 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت راست را انتخاب کنید . |
7 | در نوار ابزار مقایسه شکل الکترود ، روی  Plot کلیک کنید . |
