锂电池仿真技术通过建立数学物理模型，分析电池工作过程中电化学反应、结构应力、流体传热等多物理场的相互作用机理，探究其演化规律，能够为电芯设计、电池产热研究以及电池安全性分析等领域提供强有力指导。COMSOL Multiphysics具有强大的多物理场耦合仿真功能和高效的计算性能，满足了锂电池建模仿真需求，能够获得我们无法通过实验获得的数据，对指导锂电池设计和生产，降低工作量、提升工作效率具有重要意义。
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“COMSOL锂电池仿真技术与应用”课程大纲
（一）入门篇：COMSOL软件操作与建模流程
COMSOL仿真流程与技巧
1、多物理场仿真背景与技术前沿；
2、COMSOL操作界面介绍及操作技巧；
3、几何建模方法：二维和三维建模流程和快速建模方法；
4、网格剖分：网格剖分原理和方法，不同区域网格设置技巧；
5、求解器：稳态和瞬态求解器详解：参数、变量、函数、探针、扫描使用方法；
6、后处理技巧：数据集处理以及求解域数据、不同类型输出图像处理方法；数据处理二次计算，任意表达式的计算和结果显示；
7、案例实战：电池放电与传热模型。
自定义偏微分方程（PDE）与常微分方程（ODE）
1、PDE的作用和不同数理方程的问题分析；
2、预置PDE偏微分方程的使用方法；
3、弱形式方程推导流程和在软件中使用方法；
4、ODE方程的作用和使用方法；
5、相场模型与PDE方程推导；自定义PDE方程的实现与几何建模。
6、案例实战：枝晶生长模型。
动网格（ALE）与变形几何（DG）
1、动网格和变形几何的作用介绍；
2、动网格与变形几何演示讲解，针对使用动网格后各种不收敛时的调试技巧详解，网格重构，平滑模型、几何阶数、重构策略、计算稳定技巧等；
3、案例实战：采用变形几何对枝晶生长模型仿真案例。
JAVA语言应用初步
1、COMSOL中JAVA编程说明；
2、案例实战：异构电极JAVA开发案例。
（二）基础篇：电化学/电池建模理论与仿真技术
电化学/锂电池仿真技术
1、电化学仿真技术简介；
2、电化学仿真技术在锂离子电池领域的应用；
3、锂电池电化学仿真的主要原理及基础理论概述；
4、电芯多尺度仿真主要方案的基本理论和适应范围，包括Newman模型（P2D模型）、非均质模型、单颗粒电池模型、集总电池模型、电池等效电路等。
电池及相关模块详解
1、基于COMSOL锂电池基本建模理论框架；
2、COMSOL中各种电池模块的适应范围和功能讲解；
3、纽曼模型的理论框架、基本假设、优缺点及适用范围，Butler-Volmer 方程，均质化多孔电极假设及反应分析方法，纽曼模型建模方法和要点，双电层效应，固态电解质锂离子电池模型；
4、单颗粒模型的理论框架、基本假设、优缺点及适用范围、建模方法和要点；
5、集总电池的理论框架、基本假设、优缺点及适用范围，基于集总模型的电池平衡电位、电压损失、容量损失等，集总模型的建模方法和要点，基于集总电池的电池组模型；
6、COMSOL电路模块介绍，锂离子电池等效电路模型的理论框架、基本假设、优缺点及适用范围、建模方法和要点；
7、锂离子电池热管理基础，COMSOL流体与传热模块的基本介绍，流体传热仿真的基本理论框架、关键接口及设置的意义，湍流模型简介，传热模型设置，电池层及锂离子电池导热系数设置等；
8、COMSOL中物质扩散模块适应范围和功能讲解，主要参数设置方法。
案例实战
1、基于P2D锂离子电池等温模型；
2、基于P2D锂离子电池充放电倍率；
3、P2D模型中SEI膜设置；
4、基于P2D固态电解质锂离子电池案例；
5、锂离子电池单颗粒模型案例；
6、集总参数模型案例；
7、等效电路锂离子电池建模案例；
8、圆柱锂电池散热集总法建模案例；
9、流动传热锂离子电池热管理建模案例；
10、锂离子电池的异构模型；
11、纽曼模型与电路耦合；
12、基于纽曼模型的亚极片仿真；
13、析锂问题分析及仿真。
（三）进阶篇：电池仿真工程案例与实验建模
电池标准化建模
1、电池标准化建模的概念；
2、电池必要的建模参数的工程意义，以及相关标定实验、获取方法，包括材料克容量理论计算、材料SOC、电池热力学SOC、测试SOC概念、SOC与固相锂浓度关系、极片涂层均质多孔介质参数等；
3、案例实战：从电池设计参数如何进行COMSOL仿真参数翻译。
锂电池电化学实验与仿真
1、锂电池电化学实验的意义，常见电化学实验原理介绍；
2、常见电化学实验中复杂充放电工步介绍：恒流、恒压、恒功率，浓差极化，电化学极化，欧姆极化，相关电化学现象理论；
3、不同电化学实验数据分析方法和注意事项；
4、COMSOL电分析模块介绍，包括主要电分析模拟方法，电分析模块的主要计算原理，主要参数和边界条件设置等；
5、案例实战：线性扫描伏安法(LSV)；
6、案例实战：循环伏安法(CV)；
7、案例实战：电化学阻抗谱EIS技术；
8、案例实战：直流内阻DCIR技术；
9、案例实战：交流内阻ACIR技术；
10、创新实验案例实战：宏电极与微电极仿真、旋转圆盘电极仿真、铜丝三电极技术等。
真实复杂充放电工况仿真
1、实际锂电池使用过程中复杂充电策略制定的背景及意义；
2、实际过程中锂离子电池的老化机理、分类、数值模型和解决方案；
3、案例实战：HPPC复杂充放电工况；
4、案例实战：试电流功率谱仿真；
5、案例实战：电池日历老化；
6、案例实战：电池循环老化；
7、案例实战：电池锂枝晶生长老化；
8、案例实战：电极SEI膜生长老化。
动力电池与储能电池仿真
1、动力电池与储能电池的主要异同、发展现状、使用工况、系统结构及主要仿真模型；
2、电池热管理技术，电化学热源理论、电池发热与流动传热耦合，风冷与液冷仿真技术；
3、案例实战：280A储能电池建模；
4、案例实战：大容量电池建模方法；
5、案例实战：自然对流下电池充放电自生热效应；
6、案例实战：自然对流下电池循环电化学热应力仿真。
其他类型电池仿真
1、单电子转移反应与多电子转移反应；
2、锂/钠/钾电池的建模差异分析；
3、常见电池电化学反应原理对比；
4、案例实战：锂金属电池建模；
5、案例实战：锂空气电池建模；
6、案例实战：锂硫电池建模；
7、案例实战：钠钾电池建模。
（四）高级篇：电池复杂工程问题与仿真前沿技术
电池应力及电池热-电-力耦合仿真方法
1、锂离子电池中力学-电化学耦合仿真场景及应用背景；
2、连续介质力学基础理论；
3、锂电池中颗粒中扩散诱导应力理论，核壳、空心、捆绑、异形电极颗粒结构力学演化，P2D模型中两个维度的力学演化；
4、常见的力电强耦合场景介绍，力电耦合模拟方法分析，热-电-力耦合膨胀分析，极片的膨胀曲线和实验表征，电池膨胀过程仿真方法；
5、电池内部应力对电化学场/电池机械性能影响，外部应力对电芯内部电化学性能的影响，外部载荷下 EIS 分析电池内部状态变化，电池应力集中、老化、屈服与断裂；
6、案例实战：电池循环膨胀与收缩；
7、案例实战：异形电极膨胀仿真：空心、管状、捆绑结构；
8、案例实战：电池内部产气软膨胀；
9、案例实战：异构锂离子电池模型中的力学仿真；
10、案例实战：典型力电强耦合仿真。
储能电池系统热管理技术
1、电池热管理系统技术路线；
2、案例实战：储能系统风冷方案设计；
3、案例实战：电池系统液冷方案设计；
4、案例实战：储能系统相变冷却方案设计。
极端工况电源管理方案
1、一般电池的热失控与低温失效；
2、案例实战：极寒工况下电芯保护设计与直充直放；3、案例实战：低温环境下电池快速冷启动过程设计与评价；
4、案例实战：高温环境下电池快速降温启动过程设计与评价。
高级电池设计/仿真方法
1、电池循环膨胀收缩仿真；
2、电池自定义额外维度；
3、电池产气仿真；
4、电池内部复杂副反应老化机理；
5、电池仿真自动化驱动技术。
电池离散元仿真技术应用
1、非连续介质与离散元理论介绍（粉末，极片，浆料，电芯）；
2、离散元仿真技术在电池产线上的应用。
COMSOL高级开发技巧
1、复杂工况下的COMSOL & Simulink联合仿真方法；
2、耦合算法的COMSOL & Matlab联合仿真方法；
3、COMSOL & JAVA联合仿真方法。
定制需求与答疑指导
1、本课程学习视频支持永久回放，永久微信学员群，长期答疑和技术指导；2、如企业/学员有需求，可以补充其他物理场讲解和实际解决工程问题；3、通过本课程学习，帮助学员系统掌握锂电池仿真技术，应用到科研实践，胜任电池行业研发工作。
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“COMSOL锂电池仿真技术与应用”课程大纲
（一）入门篇：COMSOL软件操作与建模流程
COMSOL仿真流程与技巧
1、多物理场仿真背景与技术前沿；
2、COMSOL操作界面介绍及操作技巧；
3、几何建模方法：二维和三维建模流程和快速建模方法；
4、网格剖分：网格剖分原理和方法，不同区域网格设置技巧；
5、求解器：稳态和瞬态求解器详解：参数、变量、函数、探针、扫描使用方法；
6、后处理技巧：数据集处理以及求解域数据、不同类型输出图像处理方法；数据处理二次计算，任意表达式的计算和结果显示；
7、案例实战：电池放电与传热模型。
自定义偏微分方程（PDE）与常微分方程（ODE）
1、PDE的作用和不同数理方程的问题分析；
2、预置PDE偏微分方程的使用方法；
3、弱形式方程推导流程和在软件中使用方法；
4、ODE方程的作用和使用方法；
5、相场模型与PDE方程推导；自定义PDE方程的实现与几何建模。
6、案例实战：枝晶生长模型。
动网格（ALE）与变形几何（DG）
1、动网格和变形几何的作用介绍；
2、动网格与变形几何演示讲解，针对使用动网格后各种不收敛时的调试技巧详解，网格重构，平滑模型、几何阶数、重构策略、计算稳定技巧等；
3、案例实战：采用变形几何对枝晶生长模型仿真案例。
JAVA语言应用初步
1、COMSOL中JAVA编程说明；
2、案例实战：异构电极JAVA开发案例。
（二）基础篇：电化学/电池建模理论与仿真技术
电化学/锂电池仿真技术
1、电化学仿真技术简介；
2、电化学仿真技术在锂离子电池领域的应用；
3、锂电池电化学仿真的主要原理及基础理论概述；
4、电芯多尺度仿真主要方案的基本理论和适应范围，包括Newman模型（P2D模型）、非均质模型、单颗粒电池模型、集总电池模型、电池等效电路等。
电池及相关模块详解
1、基于COMSOL锂电池基本建模理论框架；
2、COMSOL中各种电池模块的适应范围和功能讲解；
3、纽曼模型的理论框架、基本假设、优缺点及适用范围，Butler-Volmer 方程，均质化多孔电极假设及反应分析方法，纽曼模型建模方法和要点，双电层效应，固态电解质锂离子电池模型；
4、单颗粒模型的理论框架、基本假设、优缺点及适用范围、建模方法和要点；
5、集总电池的理论框架、基本假设、优缺点及适用范围，基于集总模型的电池平衡电位、电压损失、容量损失等，集总模型的建模方法和要点，基于集总电池的电池组模型；
6、COMSOL电路模块介绍，锂离子电池等效电路模型的理论框架、基本假设、优缺点及适用范围、建模方法和要点；
7、锂离子电池热管理基础，COMSOL流体与传热模块的基本介绍，流体传热仿真的基本理论框架、关键接口及设置的意义，湍流模型简介，传热模型设置，电池层及锂离子电池导热系数设置等；
8、COMSOL中物质扩散模块适应范围和功能讲解，主要参数设置方法。
案例实战
1、基于P2D锂离子电池等温模型；
2、基于P2D锂离子电池充放电倍率；
3、P2D模型中SEI膜设置；
4、基于P2D固态电解质锂离子电池案例；
5、锂离子电池单颗粒模型案例；
6、集总参数模型案例；
7、等效电路锂离子电池建模案例；
8、圆柱锂电池散热集总法建模案例；
9、流动传热锂离子电池热管理建模案例；
10、锂离子电池的异构模型；
11、纽曼模型与电路耦合；
12、基于纽曼模型的亚极片仿真；
13、析锂问题分析及仿真。
（三）进阶篇：电池仿真工程案例与实验建模
电池标准化建模
1、电池标准化建模的概念；
2、电池必要的建模参数的工程意义，以及相关标定实验、获取方法，包括材料克容量理论计算、材料SOC、电池热力学SOC、测试SOC概念、SOC与固相锂浓度关系、极片涂层均质多孔介质参数等；
3、案例实战：从电池设计参数如何进行COMSOL仿真参数翻译。
锂电池电化学实验与仿真
1、锂电池电化学实验的意义，常见电化学实验原理介绍；
2、常见电化学实验中复杂充放电工步介绍：恒流、恒压、恒功率，浓差极化，电化学极化，欧姆极化，相关电化学现象理论；
3、不同电化学实验数据分析方法和注意事项；
4、COMSOL电分析模块介绍，包括主要电分析模拟方法，电分析模块的主要计算原理，主要参数和边界条件设置等；
5、案例实战：线性扫描伏安法(LSV)；
6、案例实战：循环伏安法(CV)；
7、案例实战：电化学阻抗谱EIS技术；
8、案例实战：直流内阻DCIR技术；
9、案例实战：交流内阻ACIR技术；
10、创新实验案例实战：宏电极与微电极仿真、旋转圆盘电极仿真、铜丝三电极技术等。
真实复杂充放电工况仿真
1、实际锂电池使用过程中复杂充电策略制定的背景及意义；
2、实际过程中锂离子电池的老化机理、分类、数值模型和解决方案；
3、案例实战：HPPC复杂充放电工况；
4、案例实战：试电流功率谱仿真；
5、案例实战：电池日历老化；
6、案例实战：电池循环老化；
7、案例实战：电池锂枝晶生长老化；
8、案例实战：电极SEI膜生长老化。
动力电池与储能电池仿真
1、动力电池与储能电池的主要异同、发展现状、使用工况、系统结构及主要仿真模型；
2、电池热管理技术，电化学热源理论、电池发热与流动传热耦合，风冷与液冷仿真技术；
3、案例实战：280A储能电池建模；
4、案例实战：大容量电池建模方法；
5、案例实战：自然对流下电池充放电自生热效应；
6、案例实战：自然对流下电池循环电化学热应力仿真。
其他类型电池仿真
1、单电子转移反应与多电子转移反应；
2、锂/钠/钾电池的建模差异分析；
3、常见电池电化学反应原理对比；
4、案例实战：锂金属电池建模；
5、案例实战：锂空气电池建模；
6、案例实战：锂硫电池建模；
7、案例实战：钠钾电池建模。
（四）高级篇：电池复杂工程问题与仿真前沿技术
电池应力及电池热-电-力耦合仿真方法
1、锂离子电池中力学-电化学耦合仿真场景及应用背景；
2、连续介质力学基础理论；
3、锂电池中颗粒中扩散诱导应力理论，核壳、空心、捆绑、异形电极颗粒结构力学演化，P2D模型中两个维度的力学演化；
4、常见的力电强耦合场景介绍，力电耦合模拟方法分析，热-电-力耦合膨胀分析，极片的膨胀曲线和实验表征，电池膨胀过程仿真方法；
5、电池内部应力对电化学场/电池机械性能影响，外部应力对电芯内部电化学性能的影响，外部载荷下 EIS 分析电池内部状态变化，电池应力集中、老化、屈服与断裂；
6、案例实战：电池循环膨胀与收缩；
7、案例实战：异形电极膨胀仿真：空心、管状、捆绑结构；
8、案例实战：电池内部产气软膨胀；
9、案例实战：异构锂离子电池模型中的力学仿真；
10、案例实战：典型力电强耦合仿真。
储能电池系统热管理技术
1、电池热管理系统技术路线；
2、案例实战：储能系统风冷方案设计；
3、案例实战：电池系统液冷方案设计；
4、案例实战：储能系统相变冷却方案设计。
极端工况电源管理方案
1、一般电池的热失控与低温失效；
2、案例实战：极寒工况下电芯保护设计与直充直放；3、案例实战：低温环境下电池快速冷启动过程设计与评价；
4、案例实战：高温环境下电池快速降温启动过程设计与评价。
高级电池设计/仿真方法
1、电池循环膨胀收缩仿真；
2、电池自定义额外维度；
3、电池产气仿真；
4、电池内部复杂副反应老化机理；
5、电池仿真自动化驱动技术。
电池离散元仿真技术应用
1、非连续介质与离散元理论介绍（粉末，极片，浆料，电芯）；
2、离散元仿真技术在电池产线上的应用。
COMSOL高级开发技巧
1、复杂工况下的COMSOL & Simulink联合仿真方法；
2、耦合算法的COMSOL & Matlab联合仿真方法；
3、COMSOL & JAVA联合仿真方法。
定制需求与答疑指导
1、本课程学习视频支持永久回放，永久微信学员群，长期答疑和技术指导；2、如企业/学员有需求，可以补充其他物理场讲解和实际解决工程问题；3、通过本课程学习，帮助学员系统掌握锂电池仿真技术，应用到科研实践，胜任电池行业研发工作。
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