鋰電池設計仿真軟件榜單

鋰電池設計仿真軟件榜單

軟服之家數據研究中心
2024年06月06日

鋰離子 (Li-ion) 電池廣泛用于為各種設備供電,涉及玩具、無人機、手機和筆記本電腦,以及醫療設備和電動汽車。為了有效地為這類設備供電,需要控制工作時的鋰離子電池內部的溫度分布,因為偏離最佳運行溫度可能會導致它性能下降或失效。電池仿真可分為多個尺度,微觀上的分子、原子尺度,介觀上的活性材料顆粒到電極極片尺度,宏觀上的電芯及模組再到電池包的尺度。鋰電池仿真軟件不僅僅擔負著仿真驅動正向設計的功能,也是推動整體鋰電池領域研發數字化進程的重要力量。

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Simcenter STAR-CCM+是一個多物理場解決方案,可對真實條件下工作的產品和設計進行仿真。 STARCCM+以效率高、收斂好、集成度高等特點廣泛應用于汽車行業,仿真工作流程。STAR-CCM+可以預測微觀電極結構區域內的離子和電勢空間分布,包括固態和液態區域內的電勢、電解液中的鹽離子濃度、活性材料中的鋰離子濃度。STAR-CCM+電池工作流,允許用戶在電池的電氣行為與其熱響應之間緊耦合的情況下執行電熱模擬。STAR-CCM+ 開發了一種新的電池模擬工作流程,可以在電熱電池模擬和熱失控模擬之間輕松切換。用戶可以在一個電池仿真模型中研究電性能、電池冷卻回路、熱失控保護材料和排氣系統。
GT-Auto Lion是由美國Gamma公司開發的鋰電池性能解析軟件。GT-Auto Lion是行業領先的鋰離子電池仿真軟件,電池設計人員和OEM廠商使用該軟件來預測任何鋰離子電池的性能、劣化和安全性。它使用快速可靠的電化學方法預測性的模擬鋰離子電池內的電化學過程。GT-Auto Lion可以幫助設計人員可在較短時間內完成鋰電池的開發和優化; 可以在更短的時間內進行一維電池解析計算,能夠進行電池退化和壽命預測計算。
Ansys Fluent是業界知名的流體仿真軟件,它具有豐富的物理模型、先進的數值方法和強大的前后處理功能,在航空航天、汽車設計、石油天然氣和渦輪機設計等方面都有著廣泛的應用。熱失控是鋰電池安全研究中的一個關鍵問題。An sys Fluent有專用的鋰電池熱失控模型,針對外部短路,內部短路以及最終熱失控反應都有極佳的建模仿真, 可以幫助客戶提升鋰電池的安全性,充分運用仿真技術,加強電池模組的安全技術研發和測試驗證,規避電池模組故障,保障在用車輛安全。
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COMSOL 是多物理場仿真軟件的開發商,致力于為各行業的工程師和研究人員提供交互式的建模仿真平臺,用于模擬現實世界的設計、設備和過程?!半姵啬K”是 COMSOL Multi physics? 軟件的一個附加產品,“電池模塊”的特點是提供最先進的鋰離子電池模型,其中包含具有不同老化機制的高保真模型,并支持一維、二維和全三維建模。除了對電化學反應本身建模以外,您還可以將它們與傳熱相結合,用于分析由嵌鋰膨脹和收縮引起的結構應力和應變。不僅如此,還提供建立異構模型的功能,這些模型可以描述孔隙電解質和電極顆粒的實際形狀,對電池微觀結構的研究有助于更深入地了解電池的性能。
SIMULIA ABAQUS 是一套功能強大的工程模擬有限元軟件,由達索系統公司開發。電芯設計方面是可以由Abaqus支持,Abaqus中的電化學模型是基于擴展的三維多孔電極理論Porous Electrode Theory(PET),Newman本構模型。 Abaqus本身在結構物理場上優勢也在鋰電池仿真中加以應用,通過熱-電化學-結構多物理場耦合來對電芯3D模型的熱電化學結構特性提供定量的仿真模擬,預測電芯的溫度、電流、變形之間的耦合效應,避免電芯變形過大造成內部短路, 還可以對電池模組、電池包的振動和沖擊、跌落進行分析。
MapleSim是Maplesoft公司的一款多領域系統級建模仿真軟件,使用MapleSim基于物理建模的電池庫,工程師將可預測電池單元集成到系統模型中。在設計開發早期考慮電池部件的狀態和影響。利用這些模型可以了解電池在不同的工作周期中的負載效應以及電池在整個系統中的性能表現。此外還能夠用于分析電池的熱效應如電池包的熱流動、溫度的升降、 影響壽命的關鍵因素以及導致熱失控的原因等 。通過容量衰減和增加內阻的方法,研究電池健康狀態研究 。調整模型優化性能、減小不良影響并用于控制器的設計與驗證 。MapleSim真正做到了幫助用戶降低開發風險、降低成本、支持創新。
Electroder可以從無到有生成一款新的電池設計,或者針對一款已有的電池設計實現從有到好的優化。Electroder具備先進的底層電池模型,模擬仿真能力更強。該自主研發的非均相底層電池模型,處于國際領先水平,能真實反應電極、電芯的物理化學狀態。Electroder采用的非體積平均的底層模型,具備反映真實物理化學狀態的建模和解算能力,因此容量預測、倍率性能預測等電化學仿真精度可達+/-5%以內,溫度誤差可達+/-1 ℃。Electroder為用戶提供從材料選擇、物料衡算、物料清單(BOM)到工程設計圖(CAD) 的流式設計解決方案。界面的輸入由正極、負極、極耳、電解液等設計部件依序組成,高度掛鉤材料、工藝和可制造性參數,協助用戶按步驟、流程、標準完成一款電池新設計,將研發速度提升2-5倍,研發成本降低50%。
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