子网格颗粒老化模型参考
子网格颗粒老化模型模拟电池电芯退化的方法是,顾及活性材料中的机械损耗和表面裂纹增长(由子网格颗粒中重复插入和提取锂导致的循环应力造成)。
子网格颗粒老化模型提供两种退化机制:表面裂纹增长和活性材料损失。表面裂纹增长模型顾及暴露于电解质下的活动表面积增大,而活性材料损失机制则模拟由循环应力引起的疲劳开裂(这会导致电接触丢失)。仅当在均匀循环条件下,这两种老化机制方法才有效。
选择子网格颗粒插层模型时,子网格颗粒老化模型可用作个体多孔固相的可选模型:
| 理论 | 请参见子网格颗粒老化。 | ||
| 提供方式 | |||
| 节点路径示例 | |||
| 要求 | 物理连续体选择:
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| 属性 | 表面裂纹增长、活性材料损失。请参见子网格颗粒老化模型属性。 | ||
| 激活 | 材料 | 部分摩尔体积、泊松比、杨氏模量。请参见材料属性。 | |
| 初始条件 | 请参见初始条件。 | ||
| 场函数 | [多孔相] 的子网格颗粒累积损伤、[多孔相] 的子网格颗粒裂纹表面积密度、[多孔相] 的子网格颗粒溶解质量分数。 | ||
子网格颗粒老化模型属性
- 活性材料溶解
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激活后,求解活性材料溶解老化机制。相应的活性材料溶解子节点可用于指定适当的设置。请参见活性材料溶解属性。
默认情况下,活动材料溶解处于停用状态。此模型要求为溶解颗粒指定插层反应,以确定导体相和电解质相。此规范用于过电压计算,其中使用了导体电势和电解质相电势。如果未发现插层反应,则在初始化期间会将警告消息输出到控制台。
- 机械活性材料损耗
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激活后,求解机械活性材料损耗老化机制。默认情况下此模型是激活的。
相应的机械活性材料损耗子节点可用于指定适当的设置。请参见机械活性材料损耗属性。
- 表面裂纹扩展
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激活后,求解表面裂纹增长老化机制。相应的表面裂纹增长子节点可用于指定适当的设置。请参见表面裂纹增长属性。
默认情况下表面裂纹增长是停用的。此模型增大了电化学反应的活动表面积,这可能会不准确地强化电池性能,且与典型的老化行为相矛盾。对于阳极,建议仅激活表面裂纹增长以结合具有相关 SEI 增长反应的子网格颗粒表面膜模型,以顾及暴露的裂纹表面上形成 SEI。此外,还可以根据裂纹表面积增大弯曲,以引入至少一个负面影响,这适用于阳极和阴极。
活性材料溶解属性
- Alpha
- 指定 Eqn. (4217) 中的电荷传递系数 。
- 用户平衡电势
- 指定 in 。Eqn. (4218)
- 溶解前因子
- 指定 s in 。Eqn. (4217)
机械活性材料损耗属性
- 活性材料损耗系数
- 指定 Eqn. (4216) 中 的值。
表面裂纹增长属性
- 表面裂纹扩展系数
- 指定 Eqn. (4212) 中 的值。
材料属性
以下材料属性可用于。
- 部分摩尔体积
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指定主体材料中插层组分的局部摩尔体积。
- 泊松系数
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指定电极球形颗粒的颗粒材料的泊松比。
- 杨氏模量
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指定电极球形颗粒的颗粒材料的杨氏模量。
初始条件
- 裂纹表面积密度
- 指定裂纹表面面积密度的初始值。对应于 Eqn. (4215) 中的 。