 |
جلوه های لبه در باتری لیتیوم یونی مارپیچی
معرفی
با توجه به تفاوت‌های زیاد در مقیاس‌های طولی در باتری‌های لیتیوم یونی، با ضخامت لایه‌های مختلف معمولاً چندین مرتبه کوچک‌تر از امتداد در جهت ورق، باتری لیتیوم یون اغلب به خوبی با یک باتری نشان داده می‌شود. مدل ابعادی با این حال، بسته بندی و انباشته شدن باتری ممکن است باعث ایجاد اثرات لبه شود که مدل سازی در ابعاد بالاتر را تحریک می کند.
این مثال به بررسی اثرات هندسی می‌پردازد که هنگام ساخت باتری لیتیوم یونی با پیچیدن مارپیچی اجزای باتری فعال برای ساخت یک باتری استوانه‌ای “ژله رول” رخ می‌دهد.
تعریف مدل
باتری با پیچاندن یک ورق دو باتری چند لایه به شکل مارپیچی ساخته می شود که در یک سیلندر قرار می گیرد و با الکترولیت مایع پر می شود. مدل باتری از قسمت های زیر تشکیل شده است ( شکل 1 را ببینید ):
• | دو الکترود متخلخل منفی (60 میکرومتر ضخامت) |
• | دو الکترود متخلخل مثبت (60 میکرومتر ضخامت) |
• | یک کلکتور جریان منفی (14 میکرومتر ضخامت) |
• | یک کلکتور جریان مثبت (20 میکرومتر ضخامت) |
• | دو ناحیه جداکننده (30 میکرومتر ضخامت) |
• | یک ناحیه الکترولیت مایع درونی و یک ناحیه بیرونی، فضای خالی بین اجزای فعال و محفظه دایره ای باتری را پر می کند. |
مارپیچ سه دور کامل می چرخد.
شکل 1: هندسه مدل شده. دو باتری مارپیچی در محفظه دایره ای پر شده با الکترولیت مایع.
رابط باتری لیتیوم یونی برای مدل سازی باتری استفاده می شود. برای توضیح دقیق مدل، به مثال همراه باتری لیتیوم یون ایزوترمال 1 بعدی که در کتابخانه‌های کاربردی ماژول طراحی باتری یافت می‌شود، مراجعه کنید.
جمع کننده جریان منفی در انتهای بیرونی مارپیچ به زمین متصل می شود و یک شرط چگالی جریان برای انتهای جمع کننده جریان مثبت در انتهای داخلی مارپیچ اعمال می شود.
چرخه بار مورد بررسی، تخلیه ثابت باتری تا حدود 50 درصد حالت شارژ است. دو نرخ دشارژ ثابت متفاوت با هم مقایسه می شوند، 1C و 10C، که در آن 1C مربوط به جریان تخلیه مورد نیاز برای تخلیه 100% در یک ساعت و 10C یک جریان تخلیه ده برابر بیشتر است. یک شبیه سازی آرامش 10000 ثانیه پس از تخلیه 1C نیز انجام می شود.
نتایج و بحث
شکل 2 پتانسیل سلول در مقابل زمان تخلیه 1C را نشان می دهد.
شکل 2: پتانسیل سلول در برابر زمان در طول تخلیه 1C.
شکل 3 و شکل 4 غلظت نسبی لیتیوم را در سطح ذرات الکترود برای نواحی الکترود متخلخل منفی و مثبت در انتهای تخلیه 1C نشان می دهد ( t = 1800 s). به دلیل مقاومت الکترولیت بزرگ حاصله برای انتقال لیتیوم از و به درونی ترین و بیرونی ترین قسمت های مارپیچ، این نواحی از الکترودهای متخلخل به سختی تخلیه می شوند.
نرخ تخلیه برای الکترود منفی در انتهای داخلی مارپیچ و در انتهای بیرونی برای الکترودهای مثبت بیشتر است. این اثر بیرونی ترین یا داخلی ترین نواحی الکترود متخلخل است که به جریان الکتروشیمیایی نزدیک به انتهای مارپیچی کمک می کند.
این نرخ‌های تخلیه محلی بالاتر در انتها معمولاً به طول عمر کوتاه‌تری برای این نواحی نسبت به قسمت‌های داخلی مارپیچ منجر می‌شود که به طور یکنواخت‌تر تخلیه می‌شوند. با این حال، برای باتری با سیم پیچ بیشتر، مساحت نسبی این نواحی انتهایی در مقایسه با قسمت داخلی مارپیچ کوچک است.
شکل 3: غلظت نسبی لیتیوم در سطح ذرات الکترود منفی در طول t = 1800 ثانیه برای تخلیه 1C.
برای این سیستم، مقدار اضافی الکترود متخلخل منفی وجود دارد و بنابراین الکترود منفی در مناطقی که الکترود مثبت به اشباع لیتیوم می رسد (غلظت لیتیوم نسبی نزدیک به واحد در رابطه با حداکثر غلظت ممکن) به طور کامل تخلیه نمی شود.
شکل 4: غلظت نسبی لیتیوم در سطح ذرات الکترود مثبت در طول t = 1800 ثانیه برای تخلیه 1C.
شکل 5 پتانسیل الکترولیت را در پایان چرخه تخلیه 1C نشان می دهد ( t = 1800 s). افت قابل توجهی در پتانسیل از ناحیه الکترولیت مایع بیرونی از طریق مارپیچ به ناحیه الکترولیت داخلی وجود دارد. این اثر بیرونی ترین و داخلی ترین نواحی الکترود متخلخل است که با سرعت بسیار کمتری نسبت به بقیه سیستم به دلیل افت اهمی زیاد در الکترولیت تخلیه می شوند و در نتیجه پتانسیل تعادل تقریباً ثابتی در سرتاسر تخلیه دارند. شیب پتانسیل نشان می دهد که جریانی نیز در جهت مارپیچی نزدیک به انتهای مارپیچی جریان دارد.
شکل 5: پتانسیل الکترولیت در t = 1800 ثانیه برای تخلیه 1C.
شکل 6 غلظت نمک الکترولیت را در انتهای تخلیه 1C نشان می دهد ( t = 1800 ثانیه). شیب غلظت نزدیک به انتهای مارپیچی به دلیل جریان در جهت مارپیچ است.
شکل 6: غلظت نمک الکترولیت در t = 1800 ثانیه برای تخلیه 1C.
نمودارهای تخلیه 10C ولتاژ سلول در برابر زمان، غلظت لیتیوم، پتانسیل الکترولیت، و غلظت نمک الکترولیت و غلظت لیتیوم در شکل 7 تا شکل 11 نشان داده شده است .
شکل 7: پتانسیل سلول در برابر زمان در طول تخلیه 10 درجه سانتیگراد.
شکل 8: غلظت نسبی لیتیوم در سطح ذرات الکترود منفی در طول 180 ثانیه t = برای تخلیه 10C.
شکل 9: غلظت نسبی لیتیوم در سطح ذرات الکترود مثبت در طول 180 ثانیه t = برای تخلیه 10C.
نرخ تخلیه بالاتر منجر به گرادیان های بالاتر در جهت باتری در مقایسه با جهت مارپیچی می شود که اثرات لبه بارزتر و تخلیه یکنواخت تری را ایجاد می کند.
شکل 10: پتانسیل الکترولیت در t = 180 ثانیه برای تخلیه 10C.
شکل 11: غلظت نمک الکترولیت در t = 180 ثانیه برای تخلیه 10C.
شکل 12 تا شکل 16 پتانسیل سلول، غلظت لیتیوم، پتانسیل الکترولیت و غلظت نمک الکترولیت را در پایان شبیه سازی آرامش 10000 ثانیه پس از تخلیه 50 درصد در دمای 1C نشان می دهد. پس از حدود 3 ساعت استراحت، باتری هنوز به تعادل کامل نرسیده است.
اولین افزایش شدید ولتاژ سلول ( شکل 12 ) ارتباط نزدیکی با همان پدیده آرام سازی دارد که در مدل باتری لیتیوم یونی همدما 1 بعدی مشاهده می شود، در حالی که افزایش آهسته تر پس از اولین دقیقه ها به حرکت لیتیوم به و از بیرونی ترین و داخلی ترین نسبت داده می شود. بخشی از مارپیچ، فرآیندی که به دلیل مسافت طولانی در جهت مارپیچ بسیار کند است.
شکل 12: پتانسیل سلولی در مقابل زمان در طول شبیه سازی آرامش.
شکل 13: پتانسیل الکترولیت در t = 10000 ثانیه برای شبیه سازی آرامش.
شکل 14: غلظت نمک الکترولیت در t = 10000 ثانیه برای شبیه سازی آرامش.
شکل 15: غلظت نسبی لیتیوم در سطح ذرات الکترود منفی در طول t = 10000 ثانیه برای شبیه سازی آرامش.
شکل 16: غلظت نسبی لیتیوم در سطح ذرات الکترود مثبت در طول t = 10000 ثانیه برای شبیه سازی آرامش.
نکاتی درباره پیاده سازی COMSOL
برای به حداقل رساندن زمان محاسبات، ترتیب عناصر برای پتانسیل ها و متغیرهای غلظت الکترولیت به 1 کاهش یافته است و از یک مش نقشه برداری کاملاً درشت استفاده می شود. شبیه سازی باتری 1 بعدی به منظور بررسی اینکه آیا دقت نتایج به طور قابل توجهی در هنگام به حداقل رساندن درجات آزادی محاسباتی به این روش به خطر نمی افتد ساخته شده است.
ارجاع
1. M. Doyle، J. Newman، AS Gozdz، CN Schmutz، و JM Tarascon، “مقایسه پیش بینی های مدل سازی با داده های تجربی از سلول های یون لیتیوم پلاستیکی،” J. Electrochem. Soc. ، جلد 143، شماره 6، صفحات 1890-1903، 1996.
مسیر کتابخانه برنامه: Battery_Design_Module/Batteries,_Lithium-ion/li_battery_spiral_2d
دستورالعمل های مدل سازی
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 (lion) 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
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_battery_spiral_2d_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
تحلیلی 1 (an1)
توابع زیر را برای استفاده در هنگام رسم مارپیچ اضافه کنید.
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Functions کلیک کنید و Global>Analytic را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تحلیل ، spiralX را در قسمت متن نام تابع تایپ کنید . |
3 | قسمت Definition را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، -(s/(2*pi)*D_tot+R)*sin(s) را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن Arguments ، s، R را تایپ کنید . |
5 | قسمت Units را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
بحث و جدل | واحد |
س | 1 |
آر | متر |
6 | در قسمت متن تابع ، m را تایپ کنید . |
تحلیلی 2 (spiralX2)
1 | روی Analytic 1 (spiralX) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تحلیل ، spiralY را در قسمت متن نام تابع تایپ کنید . |
3 | قسمت Definition را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، -(s/(2*pi)*D_tot+R)*cos(s) را تایپ کنید . |
هندسه 1
حالا مارپیچ را بکشید که از هشت لایه مختلف تشکیل شده است.
منحنی پارامتریک 1 (pc1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  More Primitives کلیک کنید و منحنی پارامتری را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای منحنی پارامتری ، قسمت Parameter را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Maximum text w_tot+2*pi را تایپ کنید . |
4 | قسمت Expressions را پیدا کنید . در قسمت متن x ، spiralX(s,r0) را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن y ، spiralY(s,r0) را تایپ کنید . |
6 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
منحنی پارامتری 2 (pc2)
1 | روی منحنی Parametric 1 (pc1) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای منحنی پارامتری ، قسمت عبارات را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن x ، spiralX(s,r0+a1) را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن y ، spiralY(s,r0+a1) را تایپ کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
منحنی پارامتری 3 (pc3)
1 | روی Parametric Curve 2 (pc2) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای منحنی پارامتری ، قسمت عبارات را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن x ، spiralX(s,r0+a1+a2) را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن y ، spiralY(s,r0+a1+a2) را تایپ کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
منحنی پارامتری 4 (pc4)
1 | روی Parametric Curve 3 (pc3) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای منحنی پارامتری ، قسمت عبارات را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن x ، spiralX(s,r0+a1+a2+a3) را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن y ، spiralY(s,r0+a1+a2+a3) را تایپ کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
منحنی پارامتری 5 (pc5)
1 | روی Parametric Curve 4 (pc4) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای منحنی پارامتری ، قسمت عبارات را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن x ، spiralX(s,r0+a1+a2+a3+a4) را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن y ، spiralY(s,r0+a1+a2+a3+a4) را تایپ کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
منحنی پارامتری 6 (pc6)
1 | روی Parametric Curve 5 (pc5) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای منحنی پارامتری ، قسمت عبارات را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن x ، spiralX(s,r0+a1+a2+a3+a4+a5) را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن y ، spiralY(s,r0+a1+a2+a3+a4+a5) را تایپ کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
منحنی پارامتری 7 (pc7)
1 | روی منحنی Parametric 6 (pc6) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای منحنی پارامتری ، قسمت عبارات را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن x ، spiralX(s,r0+a1+a2+a3+a4+a5+a6) را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن y ، spiralY(s,r0+a1+a2+a3+a4+a5+a6) را تایپ کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
منحنی پارامتری 8 (pc8)
1 | روی Parametric Curve 7 (pc7) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای منحنی پارامتری ، قسمت عبارات را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن x ، spiralX(s,r0+a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7) را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن y ، spiralY(s,r0+a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7) را تایپ کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
منحنی پارامتری 9 (pc9)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  More Primitives کلیک کنید و منحنی پارامتری را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای منحنی پارامتری ، قسمت Parameter را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Maximum text D_tot*(laps+1) را تایپ کنید . |
4 | قسمت Expressions را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 0 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن y ، -(s+r0) را تایپ کنید . |
6 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
تبدیل به جامد 1 (csol1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Conversions کلیک کنید و Convert to Solid را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Graphics کلیک کنید و سپس Ctrl+A را فشار دهید تا همه اشیا انتخاب شوند. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تبدیل به جامد ، روی  ساخت انتخاب شده کلیک کنید . |
دایره 1 (c1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت نوشتاری Radius ، D_tot*(laps+1.25)+r0 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، D_tot/4 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن y ، -D_tot/4 را تایپ کنید . |
6 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
تعاریف
در مرحله بعد، دامنه های مختلف را انتخاب کنید تا بعداً هنگام تنظیم فیزیک از آنها استفاده کنید.
جمع کننده جریان مثبت
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، جمع‌آوری جریان مثبت را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 8، 16 و 24 را انتخاب کنید. |
جمع کننده جریان منفی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، جمع‌آوری جریان منفی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 4، 12 و 20 را انتخاب کنید. |
الکترود متخلخل مثبت
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، الکترود متخلخل مثبت را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 7، 9، 15، 17، 23 و 25 را انتخاب کنید. |
الکترود متخلخل منفی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، الکترود متخلخل منفی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 3، 5، 11، 13، 19 و 21 را انتخاب کنید. |
الکترولیت
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Electrolyte را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 2، 6، 10، 14، 18 و 22 را انتخاب کنید. |
ترمینال منفی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، ترمینال منفی را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 9 را انتخاب کنید. |
ترمینال مثبت
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، ترمینال مثبت را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط Boundary 60 را انتخاب کنید. |
الکترولیت بیرون
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Electrolyte خارج را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 1 و 26 را انتخاب کنید. |
باتری مارپیچ
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Union کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Union ، Spiral battery را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . در قسمت Selections to add ، روی  Add کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، در فهرست انتخاب‌ها برای افزودن ، جمع‌آورنده جریان مثبت ، کلکتور جریان منفی ، الکترود متخلخل مثبت ، الکترود متخلخل منفی و الکترولیت را انتخاب کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
مثبت + الکترولیت + منفی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Union کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Union ، Positive + Electrolyte + Negative را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . در قسمت Selections to add ، روی  Add کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، در فهرست انتخاب‌ها برای افزودن ، الکترود متخلخل مثبت ، الکترود متخلخل منفی ، الکترولیت و الکترولیت خارج را انتخاب کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
مواد
از داده های کتابخانه مواد برای مطالب جمع آوری کننده فعلی استفاده کنید.
مواد را اضافه 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، Built-in>Aluminium را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در درخت، Built-in>Copper را انتخاب کنید . |
6 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
مواد
آلومینیوم (mat1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Materials روی آلومینیوم (mat1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، جمع آوری کننده جریان مثبت را انتخاب کنید . |
مس (mat2)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Copper (mat2) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، جمع آوری کننده جریان منفی را انتخاب کنید . |
مواد را اضافه کنید
از کتابخانه مواد باتری برای تنظیم خواص مواد برای الکترولیت و مواد الکترود استفاده کنید. با اضافه کردن مواد الکترولیت به مدل ابتدا، این ماده به ماده پیش‌فرض برای همه حوزه‌ها تبدیل می‌شود.
نکته: در گره Materials، cEeqref حداکثر غلظت لیتیوم را در ماده فعال نشان می دهد.
1 | به پنجره Add Material بروید . |
2 | در درخت، Battery>Electrolytes>LiPF6 را در EC:DMC 1:2 و p(VdF-HFP) (Polymer, Li-ion Battery) را انتخاب کنید . |
3 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
4 | در درخت، باتری > الکترودها > گرافیت، LixC6 MCMB (منفی، باتری لیتیوم یونی ) را انتخاب کنید . |
5 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
6 | در درخت، Battery>Electrodes>LMO, LiMn2O4 Spinel (مثبت، باتری Li-ion ) را انتخاب کنید . |
7 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
8 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
مواد
LiPF6 در EC:DMC 1:2 و p(VdF-HFP) (پلیمر، باتری لیتیوم یونی) (mat3)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Materials روی LiPF6 در EC:DMC 1:2 و p(VdF-HFP) (Polymer, Li-ion Battery) (mat3) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، مثبت + الکترولیت + منفی را انتخاب کنید . |
باتری لیتیوم یونی (LIION)
حالا شروع به تعریف مدل فیزیک باتری کنید.
الکترود متخلخل 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Lithium-Ion Battery (lion) کلیک راست کرده و Porous Electrode را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای الکترود متخلخل ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، الکترود متخلخل منفی را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Electrode Properties را پیدا کنید . از لیست مواد الکترود ، گرافیت، LixC6 MCMB (منفی، باتری لیتیوم یون ) (mat4) را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Porous Matrix Properties را پیدا کنید . در قسمت متن ε s ، epss_neg را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن ε l ، epsl_neg 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 ، بخش Material را پیدا کنید . |
3 | از لیست مواد ذرات ، گرافیت، LixC6 MCMB (منفی، باتری لیتیوم یون ) (mat4) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت تنظیمات گونه را پیدا کنید . در قسمت متن c s، init ، cs0_neg را تایپ کنید . |
5 | قسمت خصوصیات انتقال ذرات را پیدا کنید . در قسمت متن r p ، rp_neg را تایپ کنید . |
6 | برای گسترش بخش گسسته سازی ذرات کلیک کنید . در قسمت متن N el ، 3 را تایپ کنید . |
واکنش الکترود متخلخل 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Porous Electrode Reaction 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واکنش الکترود متخلخل ، قسمت Material را پیدا کنید . |
3 | از لیست مواد ، Graphite، LixC6 MCMB (منفی، باتری لیتیوم یونی ) (mat4) را انتخاب کنید . |
4 | بخش سینتیک الکترود را پیدا کنید . در قسمت متن i 0,ref ( T ) i0ref_neg را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن α a ، aA_neg را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن α c ، aC_neg را تایپ کنید . |
الکترود متخلخل 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Porous Electrode را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای الکترود متخلخل ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، الکترود متخلخل مثبت را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Electrode Properties را پیدا کنید . از لیست مواد الکترود ، LMO، LiMn2O4 Spinel (مثبت، باتری لیتیوم یونی ) (mat5) را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Porous Matrix Properties را پیدا کنید . در قسمت متن ε s ، epss_pos را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن ε l ، epsl_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 ، بخش Material را پیدا کنید . |
3 | از لیست مواد ذرات ، LMO، LiMn2O4 Spinel (مثبت، باتری لیتیوم یونی ) (mat5) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت تنظیمات گونه را پیدا کنید . در قسمت متن c s، init ، cs0_pos را تایپ کنید . |
5 | قسمت خصوصیات انتقال ذرات را پیدا کنید . در قسمت متن r p ، rp_pos را تایپ کنید . |
6 | بخش گسسته سازی ذرات را پیدا کنید . در قسمت متن N el ، 5 را تایپ کنید . |
واکنش الکترود متخلخل 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Porous Electrode Reaction 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واکنش الکترود متخلخل ، قسمت Material را پیدا کنید . |
3 | از لیست مواد ، LMO، LiMn2O4 Spinel (مثبت، باتری لیتیوم یونی ) (mat5) را انتخاب کنید . |
4 | بخش سینتیک الکترود را پیدا کنید . در قسمت متن i 0,ref ( T ) i0ref_pos را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن α a ، aA_pos را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن α c ، aC_pos را تایپ کنید . |
الکترود 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Electrode را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای الکترود ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، جمع آوری کننده جریان منفی را انتخاب کنید . |
الکترود 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Electrode را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای الکترود ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، جمع آوری کننده جریان مثبت را انتخاب کنید . |
زمین برق 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Electric Ground را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای زمین الکتریکی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، ترمینال منفی را انتخاب کنید . |
چگالی جریان الکترود – تخلیه 1C
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و چگالی جریان الکترود را انتخاب کنید . |
این گره در مطالعه تخلیه 1C استفاده خواهد شد.
2 | در پنجره تنظیمات برای چگالی جریان الکترود ، چگالی جریان الکترود – 1C تخلیه را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، ترمینال مثبت را انتخاب کنید . |
4 | بخش چگالی جریان الکترود را پیدا کنید . در قسمت متن i n ,s ، i_app_1C را تایپ کنید . |
چگالی جریان الکترود – تخلیه 10 درجه سانتیگراد
یک گره چگالی جریان الکترود دوم ایجاد کنید تا برای مطالعه تخلیه 10 درجه سانتیگراد استفاده شود.
1 | روی Electrode Current Density – 1C Discharge کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای چگالی جریان الکترود ، چگالی جریان الکترود – 10C تخلیه را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | بخش چگالی جریان الکترود را پیدا کنید . در قسمت متنی i n , s 10*i_app_1C را تایپ کنید . |
ترتیب عنصر را برای پتانسیل ها و متغیرهای غلظت الکترولیت در مدل باتری روی یک تنظیم کنید تا زمان محاسبه کاهش یابد.
4 | در پنجره Model Builder ، روی Lithium-Ion Battery (lion) کلیک کنید . |
5 | در پنجره تنظیمات باتری لیتیوم یونی ، برای گسترش بخش Discretization کلیک کنید . |
6 | از لیست پتانسیل الکترولیت ، خطی را انتخاب کنید . |
7 | از لیست غلظت نمک الکترولیت ، خطی را انتخاب کنید . |
8 | از لیست پتانسیل الکتریکی ، خطی را انتخاب کنید . |
مش 1
حالا شروع به ساخت مش کنید. در جهت مارپیچی می توانید انتظار شیب کم داشته باشید. برای منعکس کردن این موضوع و بهینه سازی تعداد عناصر، از یک مش نگاشت شده استفاده کنید.
لبه 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Edge کلیک کنید . |
2 | فقط مرزهای 9 و 17 را انتخاب کنید. |
توزیع 1
1 | روی Edge 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی Number of elements ، 1 را تایپ کنید . |
لبه 2
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Edge کلیک کنید . |
2 | فقط مرزهای 5 و 13 را انتخاب کنید. |
توزیع 1
1 | روی Edge 2 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
3 | در فیلد متنی Number of elements ، 4 را تایپ کنید . |
لبه 3
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Edge کلیک کنید . |
2 | فقط مرزهای 11 و 19 را انتخاب کنید. |
توزیع 1
1 | روی Edge 3 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
3 | در فیلد متنی Number of element ، 10 را تایپ کنید . |
لبه 4
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Edge کلیک کنید . |
2 | فقط مرزهای 7 و 15 را انتخاب کنید. |
توزیع 1
1 | روی Edge 4 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی Number of elements ، عدد 6 را تایپ کنید . |
لبه 5
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Edge کلیک کنید . |
2 | انتخاب مرزهای 6، 8، 10، 12، 14، 16، 18، 20، 22، 24، 26، 28، 30، 32، 34، 36، 38، 40، 42، 44، 46، 48، 50، 5 و فقط 54 |
توزیع 1
1 | روی Edge 5 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع توزیع ، Explicit را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت قرارگیری نسبی رئوس در امتداد فیلد متن لبه ، 0 5e-5 10^range(-4,0.25,-2) range(2e-2,1e-2,0.98) (1-10^range(-2 , -0.25،-4)) 0.99995 1 . |
نقشه برداری 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Mapped کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Mapped ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، باتری اسپیرال را انتخاب کنید . |
مثلثی رایگان 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Free Triangular کلیک کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Build All را انتخاب کنید . |
تعاریف (COMP1)
یک کاوشگر اضافه کنید تا میانگین پتانسیل ترمینال مثبت را برای تمام مراحل زمانی حل کننده ذخیره کند.
پروب ولتاژ سلول – مطالعه 1
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Probes کلیک کنید و Boundary Probe را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پروب مرزی ، کاوشگر ولتاژ سلولی – مطالعه 1 را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | بخش انتخاب منبع را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، ترمینال مثبت را انتخاب کنید . |
4 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Lithium-Ion Battery>phis – Electric Potential – V را انتخاب کنید . |
مطالعه 1
مرحله 2: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، در مطالعه 1 ، روی Step 2: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن زمان خروجی ، محدوده (0,300,1800) را تایپ کنید . |
4 | قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
5 | در درخت، Component 1 (comp1)>Lithium-Ion Battery (lion)>Electrode Current Density – 10C Discharge را انتخاب کنید . |
6 | کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید . |
7 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک کنید . |
8 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 1 – 1 C Discharge را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
9 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
غلظت نمک الکترولیت (شیر)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی غلظت نمک الکترولیت (liion) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دوبعدی ، برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید . |
بیان قد 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Electrolyte Salt Concentration (liion) را گسترش دهید . |
2 | روی Surface 1 کلیک راست کرده و Height Expression را انتخاب کنید . |
3 | در نوار ابزار غلظت نمک الکترولیت (شیر) ، روی  Plot کلیک کنید . |
پتانسیل الکترولیت (شیر)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results ، روی Electrolyte Potential (liion) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، بخش عنوان را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید . |
بیان قد 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Electrolyte Potential (liion) را گسترش دهید . |
2 | روی Surface 1 کلیک راست کرده و Height Expression را انتخاب کنید . |
3 | در نوار ابزار Electrolyte Potential (liion) ، روی  Plot کلیک کنید . |
ولتاژ سلول – مطالعه 1
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Probe Plot Group 7 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Cell Voltage – Study 1 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | در نوار ابزار Cell Voltage – Study 1 ، روی  Plot کلیک کنید . |
مطالعه 1 – 1 C تخلیه / محلول 1 (4) (sol1)
در نوار ابزار Results ، روی More Datasets کلیک کنید و Solution را انتخاب کنید .
More Datasets کلیک کنید و Solution را انتخاب کنید .انتخاب
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  ویژگی ها کلیک کنید و Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، الکترود متخلخل منفی را انتخاب کنید . |
مطالعه 1 – 1 C تخلیه / محلول 1 (5) (sol1)
در نوار ابزار Results ، روی More Datasets کلیک کنید و Solution را انتخاب کنید .
More Datasets کلیک کنید و Solution را انتخاب کنید .انتخاب
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  ویژگی ها کلیک کنید و Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، الکترود متخلخل مثبت را انتخاب کنید . |
غلظت نسبی لی در سطح ذرات الکترود منفی
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  2D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات گروه طرح دوبعدی ، غلظت لیتیوم نسبی در سطح ذرات الکترود منفی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 1 – 1 C تخلیه/راه حل 1 (4) (sol1) را انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | روی Relative Li Concentration at Surface of Negative Electrode Particles کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Lithium-ion Battery>Particle intercalation>liion.socloc_surface را انتخاب کنید – حالت شارژ ماده الکترود محلی ، سطح ذرات . |
بیان قد 1
1 | روی Surface 1 کلیک راست کرده و Height Expression را انتخاب کنید . |
2 | در نوار ابزار غلظت نسبی لی در سطح ذرات الکترود منفی ، روی  Plot کلیک کنید . |
غلظت نسبی لیتیوم در سطح ذرات الکترود مثبت
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 2D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، غلظت لیتیوم نسبی در سطح ذرات الکترود مثبت را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست مجموعه داده ، مطالعه 1 – 1 C تخلیه/راه حل 1 (5) (sol1) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | روی Relative Li Concentration در سطح ذرات الکترود مثبت کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Lithium-ion Battery>Particle intercalation>liion.socloc_surface را انتخاب کنید – حالت شارژ ماده الکترود محلی ، سطح ذرات . |
بیان قد 1
1 | روی Surface 1 کلیک راست کرده و Height Expression را انتخاب کنید . |
2 | در نوار ابزار غلظت نسبی لی در سطح ذرات الکترود مثبت ، روی  Plot کلیک کنید . |
ریشه
اکنون، یک شبیه سازی جدید برای جریان تخلیه 10 درجه سانتیگراد انجام دهید.
تعاریف (COMP1)
پروب ولتاژ سلول – مطالعه 1 (bnd1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Definitions روی Cell Voltage Probe – Study 1 (bnd1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Boundary Probe ، برای گسترش بخش Table and Window Settings کلیک کنید . |
پروب ولتاژ سلول – مطالعه 2
1 | روی Component 1 (comp1)>Definitions>Cell Voltage Probe – Study 1 (bnd1) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پروب مرزی ، کاوشگر ولتاژ سلولی – مطالعه 2 را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Table and Window Settings را پیدا کنید . از لیست جدول خروجی ، جدول جدید را انتخاب کنید . |
4 | از لیست پنجره Plot ، پنجره جدید را انتخاب کنید . |
اضافه کردن مطالعه
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 Select Study ، Preset Studies for Selected Physics Interfaces>Time Dependent with Initialization 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 2
مرحله 2: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، در زیر مطالعه 2 ، روی Step 2: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی بار خروجی ، range(0,30,90) 105 را تایپ کنید . |
4 | برای گسترش بخش Results while Solving کلیک کنید . از فهرست Probes ، Manual را انتخاب کنید . |
5 | در لیست Probes ، کاوشگر ولتاژ سلولی – مطالعه 1 (bnd1) را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت Probes ، روی  Delete کلیک کنید . |
7 | قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
8 | در درخت، Component 1 (comp1)>Lithium-Ion Battery (lion)>Electrode Current Density – 1C Discharge را انتخاب کنید . |
9 | کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید . |
10 | در پنجره Model Builder ، روی Study 2 کلیک کنید . |
11 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 2 – 10 C Discharge را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
12 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
13 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
پتانسیل الکترولیت (شیر)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results ، روی Electrolyte Potential (liion) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 2D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 2 – 10 C تخلیه/محلول 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Electrolyte Potential (liion) ، روی  Plot کلیک کنید . |
ولتاژ سلول – مطالعه 2
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Probe Plot Group 10 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Cell Voltage – Study 2 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
غلظت نمک الکترولیت (شیر)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Electrolyte Salt Concentration (liion) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 2D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 2 – 10 C تخلیه/محلول 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار غلظت نمک الکترولیت (شیر) ، روی  Plot کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
مطالعه 1 – 1 C تخلیه / محلول 1 (4) (sol1)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Datasets روی مطالعه 1 – 1 C تخلیه/راه حل 1 (4) (sol1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات راه حل ، بخش راه حل را پیدا کنید . |
3 | از لیست راه حل ، راه حل 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
مطالعه 1 – 1 C تخلیه / محلول 1 (5) (sol1)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Datasets روی مطالعه 1 – 1 C تخلیه/راه حل 1 (5) (sol1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات راه حل ، بخش راه حل را پیدا کنید . |
3 | از لیست راه حل ، راه حل 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
غلظت نسبی لی در سطح ذرات الکترود منفی
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی غلظت نسبی لی در سطح ذرات الکترود منفی کلیک کنید . |
2 | در نوار ابزار غلظت نسبی لی در سطح ذرات الکترود منفی ، روی  Plot کلیک کنید . |
3 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
4 | در نوار ابزار غلظت نسبی لی در سطح ذرات الکترود منفی ، روی  Plot کلیک کنید . |
غلظت نسبی لیتیوم در سطح ذرات الکترود مثبت
1 | در پنجره Model Builder ، روی Relative Li Concentration در سطح ذرات الکترود مثبت کلیک کنید . |
2 | در نوار ابزار غلظت نسبی لی در سطح ذرات الکترود مثبت ، روی  Plot کلیک کنید . |
3 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
ریشه
در نهایت، یک شبیه‌سازی از پدیده‌های آرام‌سازی که در باتری پس از تخلیه در جریان خالص سلول صفر رخ می‌دهند، انجام دهید. از انتهای تخلیه 1C به عنوان مقادیر اولیه استفاده کنید.
تعاریف (COMP1)
پروب ولتاژ سلول – مطالعه 3
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Definitions روی Cell Voltage Probe – Study 2 (bnd2) راست کلیک کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پروب مرزی ، کاوشگر ولتاژ سلولی – مطالعه 3 را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Table and Window Settings را پیدا کنید . از لیست جدول خروجی ، جدول جدید را انتخاب کنید . |
4 | از لیست پنجره Plot ، پنجره جدید را انتخاب کنید . |
اضافه کردن مطالعه
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 انتخاب مطالعه ، General Studies>Time Dependent 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 3
مرحله 1: وابسته به زمان
1 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
2 | در قسمت متنی زمان خروجی ، 0 10^range(-1,1,5) را تایپ کنید . |
3 | قسمت Results When Solving را پیدا کنید . از فهرست Probes ، Manual را انتخاب کنید . |
4 | در لیست Probes ، کاوشگر ولتاژ سلولی – مطالعه 1 (bnd1) را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت Probes ، روی  Delete کلیک کنید . |
6 | در قسمت Probes ، روی  Delete کلیک کنید . |
7 | قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
8 | در درخت، Component 1 (comp1)>Lithium-Ion Battery (lion)>Electrode Current Density – 1C Discharge را انتخاب کنید . |
9 | کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید . |
10 | در درخت، Component 1 (comp1)>Lithium-Ion Battery (lion)>Electrode Current Density – 10C Discharge را انتخاب کنید . |
11 | کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید . |
12 | برای گسترش بخش Values of Dependent Variables کلیک کنید . مقادیر اولیه متغیرهای حل شده برای زیربخش را بیابید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
13 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
14 | از لیست مطالعه ، تخلیه 1 – 1 C ، وابسته به زمان را انتخاب کنید . |
15 | در پنجره Model Builder ، روی Study 3 کلیک کنید . |
16 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، مطالعه 3 – Relaxation after 1C Discharge را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
17 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
18 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
مطالعه 2 – تخلیه 10 C/محلول 3 (4) (sol3)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Datasets ، روی مطالعه 2 – 10 C تخلیه/راه حل 3 (4) (sol3) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات راه حل ، بخش راه حل را پیدا کنید . |
3 | از لیست راه حل ، راه حل 5 (sol5) را انتخاب کنید . |
مطالعه 2 – تخلیه 10 C/محلول 3 (5) (sol3)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Datasets ، روی مطالعه 2 – 10 C تخلیه/راه حل 3 (5) (sol3) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات راه حل ، بخش راه حل را پیدا کنید . |
3 | از لیست راه حل ، راه حل 5 (sol5) را انتخاب کنید . |
غلظت نمک الکترولیت (شیر)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی غلظت نمک الکترولیت (liion) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 2D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 3 – آرامش پس از تخلیه 1C /راه حل 5 (8) (sol5) را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار غلظت نمک الکترولیت (شیر) ، روی  Plot کلیک کنید . |
5 |  روی Plot کلیک کنید . |
پتانسیل الکترولیت (شیر)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Electrolyte Potential (liion) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 2D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 3 – آرامش پس از تخلیه 1C /راه حل 5 (8) (sol5) را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Electrolyte Potential (liion) ، روی  Plot کلیک کنید . |
غلظت نمک الکترولیت (شیر)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Electrolyte Salt Concentration (liion) کلیک کنید . |
2 | در نوار ابزار غلظت نمک الکترولیت (شیر) ، روی  Plot کلیک کنید . |
غلظت نسبی لی در سطح ذرات الکترود منفی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Relative Li Concentration at Surface of Negative Electrode Particles کلیک کنید . |
2 | در نوار ابزار غلظت نسبی لی در سطح ذرات الکترود منفی ، روی  Plot کلیک کنید . |
3 |  روی Plot کلیک کنید . |
غلظت نسبی لیتیوم در سطح ذرات الکترود مثبت
1 | در پنجره Model Builder ، روی Relative Li Concentration در سطح ذرات الکترود مثبت کلیک کنید . |
2 | در نوار ابزار غلظت نسبی لی در سطح ذرات الکترود مثبت ، روی  Plot کلیک کنید . |
3 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
