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综述：CAE仿真在电池行业中的应用

来源：时间：2024-06-18 15:18:49 浏览：1040次

引言

随着全球对可再生能源和电动汽车的需求不断增长，电池技术成为关键的能源存储解决方案。计算机辅助工程（CAE）仿真作为一种高效的分析工具，能够在设计和制造阶段预测电池的性能和耐久性，加速新材料和新技术的开发。

CAE仿真的核心价值

CAE仿真集成了多种物理场的模拟，包括电化学、热力学、流体动力学和结构力学，为电池设计提供了多尺度、多物理的分析能力。

应用领域的深入分析

案例分析

锂离子电池的热管理 2020年的研究中，CAE仿真被用于分析锂离子电池在快速充电过程中的热行为，计算了不同散热设计对电池温度分布的影响，说明了有效的热管理对提高电池性能的重要性[1]。
固态电池的界面特性 2019年，研究人员利用CAE仿真研究了固态电池中电极与固态电解质的界面特性，计算了界面电阻和应力分布，揭示了界面优化对提高电池性能的潜力[2]。
电池老化机理的模拟 2021年的研究通过CAE仿真模拟了电池在长期使用过程中的老化行为，分析了SEI层的生长和材料退化对电池性能的影响，为延长电池寿命提供了策略[3]。
电池结构的多尺度优化 2018年，CAE仿真被用于多尺度优化电池设计，从微观的活性物质分布到宏观的电池包结构，计算了不同尺度上的电场和力学性能，指导了电池设计的系统优化[4]。

未来发展趋势

预计CAE仿真将与机器学习、大数据分析等技术更紧密地结合，实现更智能的电池设计和材料发现。同时，随着计算能力的提高，仿真的精度和效率将得到进一步提升。

结论

CAE仿真在电池行业的应用为电池设计和性能优化提供了强大的工具，通过深入分析电池的多物理特性和行为，加速了电池技术的发展。

参考文献

[1] X. Li, et al., "Thermal management optimization for lithium-ion batteries using computational fluid dynamics simulations," Applied Energy, vol. 268, 2020, 114960.
[2] Y. Lu, et al., "Interface property investigation of solid-state batteries by numerical simulation," Journal of Power Sources, vol. 441, 2019, pp. 227169.
[3] J. Zhang, et al., "A coupled electro-thermal aging model for lithium-ion batteries based on computational simulations," Journal of Energy Storage, vol. 36, 2021, 102339.
[4] S. Wang, et al., "Multi-scale design optimization of lithium-ion batteries using computational simulations," Journal of Power Sources, vol. 400, 2018, pp. 279-289.

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