Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > math > arXiv:2403.16928

帮助 | 高级搜索

数学 > 数值分析

arXiv:2403.16928 (math)
[提交于 2024年3月25日 ]

标题: 高阶瞬态多维模拟用于锂离子电池的热-电-化-力学模型

标题: High-order transient multidimensional simulation of a thermo-electro-chemo-mechanical model for Lithium-ion batteries

Authors:Jaime Mora-Paz
摘要: 我们基于连续介质理论构建了一个瞬态多维多物理场模型,涉及锂离子电池放电或充电过程中同时发生的耦合机械、热和电化学现象。 该过程产生了一组耦合的非线性偏微分方程。 除了初始和边界条件,我们强调了电极-电解质界面条件的处理,该条件对应于 Butler-Volmer 反应动力学方程。 我们给出了模型强形式和弱形式的推导,以及空间和时间上的离散化过程。 离散化的模型通过有限元方法在二维上进行计算求解,该方法采用$hp$层状网格,并结合交错的二阶半隐式时间积分。 预期的误差估计在空间和时间上都优于任何其他类似工作。 对不同操作场景下的代表性电池单元几何结构进行了模拟。 数值结果表明,与仅关注电化学耦合的情况相比,完整模型能够提供重要的额外见解。 考虑到随着施加电流的增加,多物理场变得更为重要,无论是放电还是充电。 我们的完整模型为电池设计专业人员提供了一个有价值的工具,以优化设计并推动储能行业的发展。
摘要: We build a transient multidimensional multiphysical model based on continuum theories, involving the coupled mechanical, thermal and electrochemical phenomena occurring simultaneously in the discharge or charge of lithium-ion batteries. The process delivers a system of coupled nonlinear partial differential equations. Besides initial and boundary conditions, we highlight the treatment of the electrode-electrolyte interface condition, which corresponds to a Butler-Volmer reaction kinetics equation. We present the derivation of the strong and weak forms of the model, as well as the discretization procedure in space and in time. The discretized model is computationally solved in two dimensions by means of a finite element method that employs $hp$ layered meshes, along with staggered second order semi-implicit time integration. The expected error estimate is of higher order than any other similar work, both in space and in time. A representative battery cell geometry, under distinct operating scenarios, is simulated. The numerical results show that the full model allows for important additional insights to be drawn than when caring only for the electrochemical coupling. Considering the multiphysics becomes more important as the applied current is increased, whether for discharge or for charge. Our full model provides battery design professionals with a valuable tool to optimize designs and advance the energy storage industry.
评论: 第一作者,32页,14图,3表。于2024年3月23日提交至《计算物理杂志》
主题: 数值分析 (math.NA) ; 数学物理 (math-ph)
MSC 类: 65M60 (Primary), 35Q99
ACM 类: J.2
引用方式: arXiv:2403.16928 [math.NA]
  (或者 arXiv:2403.16928v1 [math.NA] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2403.16928
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Jaime Mora [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2024 年 3 月 25 日 16:47:03 UTC (26,972 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
math.NA
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2024-03
切换浏览方式为:
cs
cs.NA
math
math-ph
math.MP

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号