رابط Single Particle Battery (spb) ( 
)، در شاخه Electrochemistry> Battery Interfaces () یک رویکرد ساده شده (در مقایسه با رابط باتری لیتیوم یونی) برای مدل سازی باتری ارائه می دهد. مفروضات اساسی مورد استفاده زمانی معتبر هستند که اثرات توزیع جریان در امتداد عمق الکترودهای متخلخل ناچیز باشد، و زمانی که گرادیان غلظت نمک در الکترولیت باعث تغییرات قابل توجهی در رسانایی موضعی الکترولیت نشود. اعتبار مفروضات و کاربرد روش تک ذره به مقادیر پارامترهای مختلف باتری مانند تخلخل و ضخامت الکترود و شیمی الکترود-الکترولیت در رابطه با بار فعلی بستگی دارد. به عنوان یک قانون کلی، رابط Single Particle Battery معمولاً برای جریان باتری تا 1C (جریان مربوط به شارژ کامل یا تخلیه در یک ساعت) قابل استفاده است.
)، در شاخه Electrochemistry> Battery Interfaces (
) یک رویکرد ساده شده (در مقایسه با رابط باتری لیتیوم یونی) برای مدل سازی باتری ارائه می دهد. مفروضات اساسی مورد استفاده زمانی معتبر هستند که اثرات توزیع جریان در امتداد عمق الکترودهای متخلخل ناچیز باشد، و زمانی که گرادیان غلظت نمک در الکترولیت باعث تغییرات قابل توجهی در رسانایی موضعی الکترولیت نشود. اعتبار مفروضات و کاربرد روش تک ذره به مقادیر پارامترهای مختلف باتری مانند تخلخل و ضخامت الکترود و شیمی الکترود-الکترولیت در رابطه با بار فعلی بستگی دارد. به عنوان یک قانون کلی، رابط Single Particle Battery معمولاً برای جریان باتری تا 1C (جریان مربوط به شارژ کامل یا تخلیه در یک ساعت) قابل استفاده است.با توجه به بار محاسباتی کمتر مدل تک ذره، رابط برای مدل‌هایی از جمله دوچرخه‌سواری طولانی‌مدت برای مثال، شبیه‌سازی طول عمر و شبیه‌سازی حرارتی بسته‌های باتری مناسب است.
رابط Single Particle Battery توزیع بار در باتری را با استفاده از یک مدل تک ذره جداگانه برای الکترودهای مثبت و منفی باتری مدل می کند. ساده سازی هسته مدل تک ذره این است که تعداد زیادی از ذرات تک تک الکترود را به عنوان یک ذره واحد در نظر بگیریم، با این فرض که توزیع جریان واکنش در سراسر الکترودهای متخلخل یکنواخت است. فرمول تک ذره برای انتشار جامد در ذرات الکترود و سینتیک واکنش بینابینی حساب می شود. افت پتانسیل اهمی در جداکننده نیز با استفاده از عبارت مقاومت محلول توده ای در مدل گنجانده شده است.
مدل تک ذره یا در یک نسخه جهانی ، که در آن همه متغیرهای وابسته بالقوه به صورت سراسری حل می شوند، یا در یک نسخه محلی حل می شود.نسخه (موجود به صورت 1 بعدی، 2 بعدی و 3 بعدی)، که در آن متغیرها به صورت محلی در همان بعد فضایی رابط فیزیک حل می شوند. نسخه محلی، که بار محاسباتی بسیار بالاتری را ارائه می‌کند، برای مدل‌سازی پیری غیرهمگن در سلول‌هایی که تفاوت‌های محلی در پارامترهای مدل (مانند دما) باعث ایجاد تفاوت‌های موضعی در چگالی جریان سلول باتری می‌شود، مناسب است. همچنین می‌تواند برای مدل‌سازی، به‌عنوان مثال، شروع سرد یک بسته باتری، که در آن جریان‌های محلی باعث گرمایش موضعی با بازخورد مثبت می‌شوند، زمانی که افزایش دما رسانایی الکترولیت محلی را افزایش می‌دهد، استفاده شود. توجه داشته باشید که رویکرد جهانی و محلی هر دو به جریان نسبتاً کم نیاز دارند تا روش تک ذره معتبر باشد، همانطور که در بالا توضیح داده شد. با این حال،
مدل محلی شامل متغیرهای سراسری و محلی است. تبدیل بین متغیرهای محلی و جهانی با ادغام در کل حجم سلول انجام می شود.
 |
|
تنظیمات
Label نام رابط فیزیک پیش فرض است .
Name عمدتاً به عنوان پیشوند دامنه برای متغیرهای تعریف شده توسط رابط فیزیک استفاده می شود. به چنین متغیرهای رابط فیزیک در عبارات با استفاده از الگوی <name> مراجعه کنید.<variable_name> . به منظور تمایز بین متغیرهای متعلق به رابط های فیزیکی مختلف، رشته نام باید منحصر به فرد باشد. فقط حروف، اعداد و زیرخط (_) در قسمت نام مجاز هستند . کاراکتر اول باید یک حرف باشد.
نام پیش فرض (برای اولین رابط فیزیک در مدل) spb است .
انتخاب دامنه
این بخش به صورت یک بعدی، دو بعدی و سه بعدی موجود است. انتخاب دامنه رابط برای محاسبه حجم باتری استفاده می شود.
حالت کاربری
از تنظیمات حالت عملیات برای تعیین بار باتری استفاده کنید . Galvanostatic به شما امکان می دهد جریان اعمال شده (A) را مشخص کنید. چرخه شارژ-دشارژ به شما امکان می دهد تنظیماتی را که برای اعمال یک چرخه شارژ-تخلیه لازم است، از جمله جریان ثابت، ولتاژ ثابت و دوره های استراحت مشخص کنید. Potentiostatic اجازه می دهد تا ولتاژ اعمال شده (V) را مشخص کنید و منبع ولتاژ مدار به شما امکان می دهد به رابط مدارهای الکتریکی متصل شوید.
تنظیمات باتری
می‌توانید ظرفیت میزبان دو الکترود (که ظرفیت کل باتری را تعیین می‌کنند) با ظرفیت سلول یا کسر حجمی جایگزین تعیین کنید. در مورد ظرفیت سلول، کسرهای حجمی الکترود با تنظیم مقادیر صریح برای ظرفیت سلول باتری در ترکیب با کسر ظرفیت اضافی میزبان در الکترود منفی به دست می‌آیند ، که می‌تواند برای تعیین رابطه در اندازه بین دو الکترود استفاده شود. حجم کسری با ضخامت نسبی الکترودهای متخلخل به ضخامت کل سلول باتری مطابقت دارد. (کسر حجمی مواد الکترود واقعی در هر الکترود در الکترود مثبت تعریف شده است.و گره های الکترود منفی .)
از تنظیمات Model (موجود در 1D، 2D و 3D) برای جابجایی بین تعریف جهانی یا محلی متغیرهای وابسته مدل استفاده کنید . تفاوت بین مدل جهانی و محلی در بالا توضیح داده شده است.
توزیع شارژ اولیه
تنظیمات این بخش برای تعیین غلظت اولیه جامد هدف (وضعیت شارژ) الکترودها استفاده می شود که برای زمانی که رابط با یک مرحله راه اندازی توزیع جریان در دنباله مطالعه حل می شود، حل می شود. سپس توزیع بار اولیه می تواند به عنوان شرایط اولیه برای مرحله مطالعه وابسته به زمان بعدی در مطالعه استفاده شود.
حالت شارژ سلولی غلظت ها را بر اساس ظرفیت سلول و حالت شارژ اولیه سلول (1) تنظیم می کند، ولتاژ سلولی غلظت ها را بر اساس ظرفیت سلول تنظیم می کند، و حالت شارژ الکترود به شما امکان می دهد وضعیت را مشخص کنید. شارژ هر الکترود به صورت جداگانه
کسر از دست دادن گونه های قابل چرخش پس از مونتاژ سلول می تواند برای کاهش مقدار گونه های قابل چرخش در رابطه با ظرفیت مشخص شده در بخش تنظیمات باتری استفاده شود. از این تنظیم برای تعریف تلفات برگشت ناپذیر مواد قابل چرخش استفاده کنید، به عنوان مثال به دلیل تشکیل رابط الکترولیت جامد (SEI) در باتری لیتیوم یون.
سینتیک واکنش الکترود متخلخل
این بخش فقط در صورتی قابل مشاهده است که حالت عملیات روی Galvanostatic تنظیم شده باشد .
در موارد خاص، بیان سینتیک باتلر-ولمر، که برای تعریف واکنش‌های الکترود استفاده می‌شود، می‌تواند معکوس شود تا پتانسیل اضافی الکترود را به عنوان تابعی تحلیلی از جریان تعریف کند. مزیت این این است که پس از آن پتانسیل لازم نیست به طور صریح به عنوان یک متغیر وابسته در مدل حل شود و غیرخطی‌های مرتبط با عبارت نمایی باتلر-ولمر قابل اجتناب هستند. این کارایی محاسباتی را به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد. عبارت معکوس فقط زمانی قابل استفاده است که
• | ضرایب انتقال آندی و کاتدی هر دو برابر 0.5 است |
• | تنها یک واکنش الکترود متخلخل در هر الکترود وجود دارد |
• | هیچ ظرفیت دو لایه وجود ندارد |
• | باتری در حالت Galvanostatic کار می کند |
فعال کردن استفاده از بیان سینتیک واکنش درج لیتیوم ساده شده برای الکترود مثبت یا الکترود منفی، هر زیرگره واکنش الکترود متخلخل را در گره الکترود مربوطه غیرفعال می‌کند و آنها را با یک زیرگره واکنش درج لیتیوم جایگزین می‌کند.
حجم باتری
این تنظیم به صورت 0D موجود است.
سطح مقطع
این تنظیم به صورت 1 بعدی موجود است. این تنظیم برای محاسبه حجم باتری استفاده می شود. سطح مقطع را ببینید .
ضخامت خارج از صفحه
این تنظیم به صورت دو بعدی در دسترس است. این تنظیم برای محاسبه حجم باتری استفاده می شود. ضخامت خارج از صفحه را ببینید .
پتانسیل الکترود مرجع فیزیک در مقابل مواد
تنظیم بالقوه فیزیک در مقابل الکترود مرجع مواد در گره رابط فیزیک می تواند برای ترکیب داده های کتابخانه مواد برای چگالی جریان و پتانسیل تعادل با مقیاس الکترود مرجع دلخواه در فیزیک استفاده شود. این تنظیم بر پتانسیل های الکترود مورد استفاده برای ورودی مدل به گره مواد و همچنین تمام مقادیر پتانسیل تعادل خروجی از گره مواد تأثیر می گذارد.
توجه داشته باشید که این تنظیمات فقط بر نحوه تفسیر پتانسیل ها در ارتباط بین فیزیک و گره مواد تأثیر می گذارد . اگر گزینه From Material برای پتانسیل تعادل یا سینتیک الکترود استفاده نشود، تنظیم هیچ تاثیری ندارد.
این بخش زمانی در دسترس است که گزینه های فیزیک پیشرفته در کادر محاوره ای Show More Options انتخاب شده باشد که با کلیک روی دکمه Show More Options ( ) نمایش داده می شود.
( ) نمایش داده می شود.تنظیمات پیشرفته
برای نمایش این بخش، روی دکمه Show More Options ( ) کلیک کنید و Advanced Physics Options را در کادر محاوره ای Show More Options انتخاب کنید . در این بخش می توانید مقادیر اولیه برخی از متغیرهای وابسته را در اینترفیس تنظیم کنید. تنظیمات معمولاً تنها زمانی مورد نیاز هستند که مدل بدون مرحله مطالعه اولیه توزیع جریان جریان در دنباله مطالعه حل شود. همچنین، می‌توانید چک باکس Exclude heat variable از Jacobian را تنظیم کنید . چک باکس به صورت پیش فرض در سه بعدی انتخاب می شود و در سایر ابعاد فضا به طور پیش فرض انتخاب نمی شود. توجه داشته باشید که این چک باکس فقط هنگام اتصال به رابط های انتقال حرارت مرتبط است.
) کلیک کنید و Advanced Physics Options را در کادر محاوره ای Show More Options انتخاب کنید . در این بخش می توانید مقادیر اولیه برخی از متغیرهای وابسته را در اینترفیس تنظیم کنید. تنظیمات معمولاً تنها زمانی مورد نیاز هستند که مدل بدون مرحله مطالعه اولیه توزیع جریان جریان در دنباله مطالعه حل شود. همچنین، می‌توانید چک باکس Exclude heat variable از Jacobian را تنظیم کنید . چک باکس به صورت پیش فرض در سه بعدی انتخاب می شود و در سایر ابعاد فضا به طور پیش فرض انتخاب نمی شود. توجه داشته باشید که این چک باکس فقط هنگام اتصال به رابط های انتقال حرارت مرتبط است.گسسته سازی
بخش فقط به صورت 1D، 2D و 3D موجود است. ترتیب عنصر انتخاب شده توسط متغیرهای وابسته زمانی که Model روی Local تنظیم می شود استفاده می شود .
 | مدل تک ذره یک باتری لیتیوم یونی : مسیر کتابخانه برنامه Battery_Design_Module/Batteries,_Lithium-ion/li_battery_single_particle |
