Quoi de neuf dans SIMULIA 2023x – Multiphysique et simulation de batterie

Ceux qui ont suivi notre série d'articles de blog Quoi de neuf ont peut-être remarqué le nouveau sujet. Nous avons toujours eu quelque chose à dire sur les mises à jour Multiphysics, mais nous n'avons jamais eu de mise à jour sur Battery. Cela est largement attribué à l'inclusion de BIOVIA dans nos offres globales de flux de travail, qui a porté les capacités de simulation de batterie à un tout autre niveau. Passons à la batterie maintenant.

• Voyage en électrochimie des batteries 2022xFD02

L'image montre les améliorations du couplage multiphysique pour différentes versions. L’objectif de ces couplages est double : introduire davantage de physique couplée pour les batteries et davantage de degrés de liberté tels que la concentration des ions et des particules solides.

Avantages : La porosité des électrodes change en raison de l’expansion et de la contraction des particules actives dans l’électrode. Ce phénomène est capturé dans l’étape de déplacement amélioré – pression interstitielle. En raison du changement de porosité, la densité de l'électrolyte change dans différentes régions, provoquant ainsi un gradient de pression dans l'électrolyte à l'intérieur de l'électrode. Cela induit une réponse structurelle dans l'électrode ainsi qu'un flux d'électrolyte. Il devient nécessaire de capter le flux d’ions avec l’électrolyte. Tout cela est modélisé en couplant l’étape de pression interstitielle à déplacement amélioré et l’étape électrochimique thermique.

• Piles au lithium métal 2022xFD02

Ces batteries ont une anode non poreuse tandis que la cathode et le séparateur sont poreux. La réaction d'interface entre l'anode et le séparateur est modélisée à l'aide de la cinétique de transfert de charge basée sur la surface.

• Amélioration de la bibliothèque d'éléments 2023xFD01

Les éléments ajoutés sont les suivants : QEC3D4, QEC3D6, QEC3D8R

Les deux premiers sont des éléments tétraèdres et prismes pour une géométrie complexe. Le troisième est un élément de brique d’intégration réduit pour une résolution plus rapide. Il est possible de définir les régions de la batterie dans lesquelles l'électrochimie ne peut pas être modélisée avec des éléments conventionnels tels que les contraintes thermiques 3D, les coques et les éléments de coque continus.

• Bibliothèque de sortie étendue 2022xFD02

Les variables du modèle entier et partiel, les sorties au niveau des particules à l'échelle micro et les sorties des macro-sections ont été ajoutées comme suit :

• Améliorations des contacts 2022xFD02

Conductance électrique associée aux interfaces solide/liquide.

*GAP CONDUCTANCE ÉLECTRIQUE, TYPE = SOLIDE/LIQUIDE

Diffusion d'ions Lithium à travers une interface de contact

*GAP DIFFUSIVITÉ, TYPE = CONCENTRATION EN IONS

*GAP Heat Generation pour modéliser des sources supplémentaires de génération de chaleur dues à la résistance.

• Améliorations TIE 2022xFD02

Les liens conventionnels du standard Abaqus ont été améliorés pour désactiver sélectivement les DOF ​​indésirables. De nouvelles variables de sortie ont également été introduites pour la surface de liaison secondaire.