Novedades de SIMULIA 2023x – Simulación multifísica y de baterías

Aquellos que hayan estado siguiendo nuestra serie de publicaciones en el blog Novedades habrán notado el nuevo tema. Siempre teníamos algo que cubrir sobre las actualizaciones de Multiphysics, pero nunca sobre Battery. Esto se debe en gran parte a la inclusión de BIOVIA en nuestra oferta global de flujos de trabajo, que ha llevado las capacidades de simulación de baterías a un nivel completamente nuevo. Pongámonos ahora en batería.

• Viaje a la electroquímica de baterías 2022xFD02

La imagen muestra las mejoras de acoplamiento de Multiphysics para diferentes versiones. El objetivo de estos acoplamientos es doble: introducir más física acoplada para las baterías y más grados de libertad, como la concentración de iones y partículas sólidas.

Ventajas: La porosidad de los electrodos cambia debido a la expansión y contracción de las partículas activas en el electrodo. Este fenómeno se capta en el escalón de desplazamiento mejorado – presión de poros. Debido al cambio en la porosidad, la densidad del electrolito cambia en diferentes regiones provocando así el gradiente de presión en el electrolito dentro del electrodo. Esto induce una respuesta estructural en el electrodo, así como el flujo del electrolito. Se hace necesario captar el flujo de iones junto con el electrolito. Todo esto se modela acoplando el paso de presión de poros de desplazamiento mejorado y el paso electroquímico térmico.

• Baterías de metal de litio 2022xFD02

Estas baterías tienen un ánodo no poroso mientras que el cátodo y el separador son porosos. La reacción de interfase entre el ánodo y el separador se modela utilizando la cinética de transferencia de carga basada en la superficie.

• Mejora de la biblioteca de elementos 2023xFD01

Los elementos añadidos son los siguientes QEC3D4, QEC3D6, QEC3D8R

Los dos primeros son elementos de tetraedro y prisma para geometría compleja. El tercero es un elemento de ladrillo de integración reducida para una resolución más rápida. Es posible definir las regiones de la batería en las que no se produce electroquímica para modelarlas con elementos convencionales como los elementos de tensión térmica 3D, de concha y de concha continua.

• Amplia biblioteca de resultados 2022xFD02

Se han añadido variables de modelo completas y parciales, salidas a nivel de partículas a microescala y salidas a nivel de macrosección:

• Contacto Mejoras 2022xFD02

Conductancia eléctrica asociada a las interfaces sólido vs líquido.

*CONDUCTANCIA ELÉCTRICA DE BRECHA, TIPO=SÓLIDO/LÍQUIDO

Difusión de iones de litio a través de una interfaz de contacto

*DIFUSIVIDAD DE LA BRECHA, TIPO = CONCENTRACIÓN DE IONES

*GAP Generación de calor para modelar fuentes adicionales de generación de calor debido a la resistencia.

• Mejoras TIE 2022xFD02

Se han mejorado los empates convencionales en Abaqus estándar para desactivar selectivamente los DOF no deseados. También se han introducido nuevas variables de salida para la superficie de vinculación secundaria.