电池电极精细微观结构模拟
为了拓展做电池模拟的方法和视野，自己准备陆续来复现文献中有意思的模拟结果，这是第3个模型吧。如果大家对一些好文章中的模型感兴趣，欢迎留言提供文献信息，研究后如果能够实现，我会来复现文献中的模型。
锂离子电池模拟通常有均相多孔电极模型和非均相显式几何模型。常见的P2D、P3D等模型是均相模型，这些模型虽然计算效率高，但它将电极材料、碳胶相和电解液视为一个均匀混合的连续体，使用组分体积分数来宏观表述微观结构，无法区分活性颗粒表面不同区域的电化学反应特性。
非均相显式几何模型直接在几何中分别构建活性颗粒、碳胶相和孔隙内电解液域，精准分配物理场和定义不同的界面反应条件。comsol官方提供了异质结构电池模型，该模型区分了活性颗粒，但是把碳胶相和孔隙内的电解液仍旧看成一个整体的连续相，使用体积分数分别描述电解液和碳胶相。颗粒表面的电化学反应采用统一的BV方程描述。
本人在此做了一个非均相显式几何NCM正极半电池模型，如图1所示，几何模型包括正极集流体、活性颗粒（简化成了圆形）、碳胶相、孔隙内的电解液、隔膜。活性颗粒的表面区分为和电解液接触的表面、以及和碳胶相接触的表面。
图1 电池电极精细化微观结构示意图
首先，简单展示一下模拟结果。
0.1C和1C充放电过程时间-电压曲线和容量-电压曲线
1C充电过程（1800s）和放电过程（3600s）电解液锂盐浓度分布，活性颗粒和碳胶相的分布状态会对电解液锂盐浓度分布有影响。
0.1C和1C充电过程，模型左右两侧边上的电解液锂盐浓度分布。
1C充电过程（1800s）和放电过程（3600s）电解液锂离子电流密度分布。
1C充电过程（1800s）和放电过程（3600s）固相锂浓度（c/csmax）分布。
1C充电过程（2160s）和放电过程（4200s）颗粒表面的局部反应电流密度分布，和电解液接触以及与碳胶相接触的表面呈现不同的反应电流密度。
利用该模型，我们可以获取更多的微观结构信息，研究碳胶相和孔隙对电池性能的影响等。
