随着全球能源结构转型和电动汽车市场爆发式增长,锂离子电池作为核心储能元件,其安全性问题已成为业界关注的焦点。尤其是锂枝晶的不可控生长,不仅导致电池性能衰减,更是引发内部短路和热失控的首要诱因。如何从机理上揭示并抑制枝晶生长,是提升锂电安全性的关键。
相场模拟作为连接微观机理与宏观性能的桥梁,能够直观动态地模拟复杂微观结构的演变,已成为新能源材料研究不可或缺的强大工具。然而,相场模拟门槛高、多物理场耦合复杂,如何快速掌握并应用于实际科研工作,是很多科研人员和工程师面临的核心痛点。
为此,源资科技于9月展开了两场关于相场模拟的市场活动:
9月16日,Materials Design原厂报告,相场模拟:从材料合成到服役损伤退化。
9月23日,源资科技,MedeA PhaseField 相场模块速成培训。
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观众提问
Q1:相场可以模拟锂枝晶生长吗?
可以。
Q2:相场模拟一般需要哪些输入参数或文件呢?
相场模拟属于数值模拟方法,都是数值参数作为输入。在MedeA PhaseFeild需要如下参数,包括模型尺寸,网格大小,扩散元素,相与界面的性质,计算时间等。
Q3:相场模拟的结果怎么解读呢,能说明什么或者得到什么结论?
相场通过建立数值模型来模拟重现宏观现象,属于唯象模拟。具体能说明什么问题或者结论依赖我们关注的宏观现象。
Q4:电解液浸润过程可以模拟 或者电池正负极浆料可以模拟吗?
可以。电解液浸润与电池正负极浆料涉及流体与原料颗粒,建议采用Altair中的流体力学与离散元耦合进行模拟。
Q5:金属腐蚀的案例有吗?
W的氧化过程就是金属氧化腐蚀的案例。
Q6:能不能做金属中第二相颗粒的溶解,比如说钢中的碳化物?
可以。讲解的案例中氢化物析出的反例就是相的溶解过程。
Q7:锂枝晶的模拟可以定量吗?按照chenlei的模型和参数很难长成针状或树枝状的枝晶。
理论上是可以定量模拟的,如果提供的参数非常精确的话。本案例中的枝晶生长是依据文献(ACS Energy Lett. (2018) 3 (7): 1737–1743.)实现的,具体实现可以参考文献内容。
Q8:-0.45V是极高的过电位,实际上极难达到的,而且这个回流非常的大。
0.45V确实属于极高的过电位,不过也可以调节电位大小,查看不同电位下的枝晶生长情况。另外,在沉积锂的尖端有较大的 Li+浓度和电势梯度, 也可能产生较大的过电位导致最终形成枝晶结构。
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