COMSOL Multiphysics® 5.4 Release Highlights


Batteries & Fuel Cells Module Updates

Batteries & Fuel Cells 모듈 사용자를 위해 COMSOL Multiphysics® 5.4버전에서는 새로운 Lumped Battery 물리인터페이스, 전극 입자에서 응력 및 변형, 이온 교환 분리막에서의 다중 이온 전달현상을 포함하고 있습니다. 이러한 Batteries & Fuel Cells 모듈의 기능에 대해 더 자세한 내용은 아래를 읽어보시길 바랍니다.

New Lumped Battery Interface

새로운 Lumped Battery 인터페이스는 일괄 매개변수의 작은 설정을 기반으로 배터리를 정의하기 위해 사용되며, 배터리 전극의 설계, 내부 구조에 대한 지식, 또는 물질의 선택 등을 필요로 하지 않습니다. Lumped Battery 인터페이스로 만들어진 모델은 인가된 Cycle 동안 배터리의 전압 응답과 SOC를 모니터 하는데 일반적으로 사용될 수 있습니다. 이 인터페이스는 냉각과 열적 관리 배터리 모델링에 대해 열전달 인터페이스와 연동하여 배터리 열원을 정의합니다. 이 인터페이스는 또한 Capacity fade 기능을 포함합니다.

다음 모델에서 이 인터페이스가 사용된 것을 볼 수 있습니다:

  • lumped_li_battery_parameter_estimation
  • li_battery_thermal_2d_axi

동적인가 Cycle 동안 Lumped Battery 인터페이스에 의해 계산된 전압 예측.

동적인가 Cycle 동안 Lumped Battery 인터페이스에 의해 계산된 전압 예측.


Stress and Strain in Electrode Particles


새로운 Lithium-Ion Battery 인터페이스에서 Particle Intercalation 항목의 Stress and Strain 부분은 리튬 삽입으로 인한 전극 입자에서의 응력 및 변형이 초래되는 현상을 해석합니다. 입자 응력은 충방전 동안에 활성 전극물질의 손실과 가속화된 고체-전해질 경계(SEI) 형성으로 인한 수명 감소의 원인이 되기 때문에 노화와 수명 감소 해석에서 특히 흥미로운 부분 중에 하나 입니다.
새로운 Diffusion-Induced Stress in a Lithium-Ion Battery 예제 모델을 통해 표현된 기능을 확인할 수 있습니다.

휴식기에 의해 나타난 일정 인가 단계 동안 리튬 이온 배터리에서 전극 입자의 표면 응력 결과의 분석

휴식기에 의해 나타난 일정 인가 단계 동안 리튬 이온 배터리에서 전극 입자의 표면 응력 결과의 분석


Equivalent Circuit Modeling of Batteries

새로운 Battery Equivalent Circuit 은 임의의 수의 전기적 회로 요소를 기반으로 배터리 모델을 정의합니다. Battery Equivalent Circuit 은 미리 정의된 많은 회로 요소와 함께 모델링 하기 위해 Electrical Circuit 인터페이스를 추가하며(이제 Batteries & Fuel Cells 모듈이 있다면 이용 가능합니다.), 특히 새로운 Battery Open Circuit Voltage 회로 요소는 SOC 의존적인 전압 소스를 추가할 수 있습니다. 저항체, 캐패시터, 그리고 인덕터와 같은 추가적인 회로 요소가 추가될 수 있습니다. Battery Equivalent Circuit 기능으로 만들어진 모델은 일반적으로 인가된 Cycle 동안 배터리의 SOC와 전압 응답의 단순한 모델링을 위해 사용됩니다. 새로운 Equivalent Circuit Model of a NiMH Battery 예제 모델에서 사용된 기능을 확인해보시길 바랍니다.

새로운 NiMH 배터리 예제 에서의 등가회로

새로운 NiMH 배터리 예제 에서의 등가회로


Improved Assembly and Solvers for the Battery Interfaces

새로운 Reuse sparsity pattern 어셈블리 설정은 배터리 인터페이스에서 기본 솔버 순서에서 이용될 수 있으며, 직접 솔버는 기본적으로 PARDISO 로 변경되었습니다. 새로운 설정으로 해석 시간은 대략 10% 정도 짧아졌습니다.

Multiple Ion Transport in Ion-Exchange Membranes

새로운 Tertiary Current Distribution 인터페이스에서 Ion-Exchange Membrane 도메인 항목은 도메인에 고정되고 움직일 수 없는 전하를 자동적으로 할당합니다. 이 항목은 이온 교환 도메인에서 다중 이온의 이온 전달과 다중 이온 Donnan 경계 조건을 지원합니다. Ion-Exchange Membrane Boundary 항목은 또한 다중 이온 전달을 지원하도록 업데이트 되었습니다. 이러한 개선사항은 전기투석과 흐름 배터리를 모델링 하기 위한 확장된 능력을 제공합니다. 더 많은 정보는 다음 블로그 내용을 확인하시길 바랍니다: How to Model Ion-Exchange Membranes and Donnan Potentials. Vanadium Redox Flow Battery 예제 모델을 통해 새로운 기능을 확인할 수 있습니다.

전기 투석 셀에서 나트륨과 염소의 농도. 두 이온은 음극과 양극 교환 분리막 영역 둘 다에서 나타납니다.

전기 투석 셀에서 나트륨과 염소의 농도. 두 이온은 음극과 양극 교환 분리막 영역 둘 다에서 나타납니다.

New Tutorial Models

COMSOL Multiphysics® 5.4버전은 다음 새로운 예제 모델을 제공합니다.


Electrode Utilization in a Large-Format Lithium-Ion Battery Pouch Cell

방전 초기에 큰 파우치 셀에서 상대적인 셀 활용.

방전 초기에 큰 파우치 셀에서 상대적인 셀 활용.

Search in the Application Library:
pouch_cell_utilization

Equivalent Circuit Model for a NiMH Battery

새로운 NiMH 배터리 예제 에서의 등가회로

새로운 NiMH 배터리 예제 에서의 등가회로

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nimh_equivalent_circuit_battery


Diffusion-Induced Stress in a Lithium-Ion Battery

휴식기에 의해 나타난 일정 인가 단계 동안 리튬 이온 배터리에서 전극 입자의 표면 응력 결과의 분석

휴식기에 의해 나타난 일정 인가 단계 동안 리튬 이온 배터리에서 전극 입자의 표면 응력 결과의 분석

Search in the Application Library:
diffusion_induced_stress