从事锂离子电池/燃料电池/超级电容器研发的工程师、电化学储能系统设计人员、需要掌握电化学-热-力耦合方法的CAE仿真人员。
理解电化学多物理场耦合的机理(电化学反应-传质-传热-力学的相互作用)。
掌握COMSOL/ANSYS中电化学模块与多物理场耦合方法。
能够独立完成典型电化学器件(锂离子电池、燃料电池)的多场耦合仿真。
电化学基础理论:电化学热力学(能斯特方程、电极电位);电化学动力学(Butler-Volmer方程、交换电流密度、过电位);传质过程(扩散、迁移、对流)。
多物理场耦合类型:电化学-热两场耦合(反应热、焦耳热);电化学-热-力三场耦合(锂化膨胀、应力辅助扩散);电化学-热-流-力四场耦合;电化学-热-力-副反应耦合模型。
COMSOL电化学模块:COMSOL中电池接口的选择(锂离子电池、铅酸电池、燃料电池);电极材料参数的输入;电化学-热耦合的设置;多孔电极模型。
锂离子电池P2D模型:准二维(Pseudo-2D)模型的原理;固相扩散与液相扩散;电化学-热耦合的实现;充放电曲线的预测。
电化学-热耦合分析:电池产热机制(可逆热、不可逆热、焦耳热);温度场对电化学反应速率的影响;热失控过程的模拟;热管理系统的评估。
电化学-力耦合分析:锂化/脱锂引起的体积膨胀;活性颗粒的应力分布;SEI膜的力学行为;电极开裂与粉化的预测。
电化学-副反应耦合:SEI膜生成的反应动力学;锂枝晶的生长模拟;电解液分解副反应;容量衰减与寿命预测。
燃料电池仿真:质子交换膜燃料电池(PEMFC)的结构;气体扩散层与催化层;水热管理分析;积碳与性能衰减。
固体氧化物燃料电池(SOFC):高温电化学反应的建模;多孔介质中的传质;热应力与密封可靠性;性能优化设计。
电化学阻抗谱(EIS)仿真:小信号扰动的施加;频域响应的计算;等效电路参数的提取;阻抗谱的物理意义。
电池包/模组级仿真:单体电池的电化学模型降阶;电池包的热-流耦合;电-热耦合下的不一致性分析;冷却策略的优化。
综合实战项目:典型电化学器件(如锂离子电池充放电过程、燃料电池水热管理)的完整仿真,包含电化学-热-力耦合分析与性能评估。