摘要：涂布工艺是锂电池极片制造过程的关键工序之一,涂层的稳定性和厚度一致性决定了极片的结构,进而影响电池的性能和循环寿命。大尺寸动力锂电池产品对涂布幅宽提出更高的要求,保证涂布模头出口处电极浆料的流动均匀性成为核心技术问题之一。因此,对涂布模头的流道结构进行合理优化显得尤为重要。本研究针对宽幅涂布模头出口速度分布不均的问题,构建了不同尺寸和结构的模头流道模型进行流场仿真,分析电极浆料在模头内部的流动特性,并采用Box-Behnken设计对衣架式模头的结构尺寸进行优化。具有倾斜变径式匀料腔结构的衣架式模头对浆料有更强的引流效果,有助于提升幅宽方向浆料流动的均匀性。采用Box-Behnken设计对衣架式模头的主要结构参数进行优化,使浆料的均匀性提升至0.99。

摘要：利用分子动力学模拟研究了孔径、孔形状、官能团修饰对纳米多孔石墨烯膜分离C_(2)烃气体的效率和选择性的影响。结果表明:孔径为0.444~0.484 nm的石墨烯膜对乙烷的截留性能较好,乙烯的通过率较高;圆形孔石墨烯膜具有较高的气体通过效率,扁平孔石墨烯膜具有较高的气体分离的选择性;孔短径为0.510 nm、孔长径为1.164 nm的石墨烯膜对乙烷的截留性能较好,其乙烯通量较大;孔径为0.596 nm且孔口周围带有两个羧基的石墨烯膜对乙烯的截留性能较好,乙炔的通过率较高。所得模拟结果为设计高效、高选择性分离C_(2)烃气体的单层多孔石墨烯膜提供理论依据。

摘要：电极中的离子-电子传递和传热显著影响着电化学储能性能。深入研究多孔电极中的热-质传递现象这一典型的介尺度问题,对高性能电化学储能器件的设计具有重要意义。采用一种基于改进的状态更新的随机重建方法和动态退火系数相结合的模拟退火算法,将图像分割后的二维SEM图重构为真实的三维多孔电极。通过重构多孔电极和PNP方程与傅里叶定律,建立真实多孔电极中的离子传递和电极导热模型。结果表明,当充电时间为0.1个平板充电弛豫时间时,离子主要吸附在多孔电极骨架相与体相的接触面上,且离子倾向于从截面边缘往中心迁移。由于实际的导热距离远小于多孔电极厚度,多孔电极中的热弛豫时间远小于平板的热弛豫时间。

摘要：锂离子电池放电过程中产生的热量无法及时消散会导致电池性能下降,设计合理的电池组散热结构是提升电池性能的关键一环。提出一种复合相变材料(CPCM)与空冷结合的电池组散热结构。利用伪二维电化学模型与三维散热模型相结合,将电池产热过程、电池与外界传热过程进行解析,探究了相变材料(PCM)厚度、CPCM中膨胀石墨(EG)的含量、空冷孔道数量及空冷气体流通方向对电池组散热性能的影响。结果表明,CPCM/空冷复合式散热结构的散热性能明显优于只用CPCM的电池组,且当PCM厚度等于电池半径、EG质量分数为20%时,电池组散热性能最佳。此外,双向通风管道设计可以更有效地降低电池温度。所得结论可为锂离子电池组的散热设计提供理论指导。

摘要：电化学能源储存和转化过程涉及电解质在多孔电极和隔膜内的传递和反应.理解其中的微观性质和耦合机制对于电解质的筛选、电解液/电极界面的优化以及多孔电极的设计都具有重要意义.此时,我们的研究对象处在微米乃至纳米尺度,并涉及电场、流场和温度场等多个物理场的相互耦合,传统的电化学热力学和动力学理论以及实验技术都难以描述微纳尺度下多物理场中的电化学传递和反应特性,所以亟需发展新的建模方法.本文基于线性非平衡态热力学,提出了一个以化学势驱动的描述电化学传递和反应过程的多物理场建模方法,并从电场下的传质过程、反应和传递耦合以及热效应这三个典型问题阐述了该方法的可行性和理论价值.

摘要：随着锂离子电池的广泛使用,锂离子电池热安全问题日益突出。相比于成本高、破坏性大的实验方法,建模仿真因其经济、安全、快速等优势成为锂离子电池热安全研究的重要手段。本文从微观建模、单电池建模以及电池组建模三个尺度对最新的锂离子电池模型及其在热安全设计中的应用进行了综述。着重介绍了锂枝晶的生长调控和电解液的安全设计方面的模拟仿真、单电池模型与热方程耦合的应用以及锂离子电池组热模型在优化电池热管理系统方面的研究。最后总结了现有的锂离子电池热模型存在的缺陷,并对锂离子电池热模型未来的研究方法做出了展望。

摘要：提高储能密度是目前超级电容器研究的重点,它取决于电极材料与电解液界面结构。本文介绍了经典密度泛函理论(CDFT)研究固液界面结构的基本原理以及在多孔电极材料中电解液溶液的热力学和动力学性质研究等进展。CDFT是一种基于统计力学的理论方法,被广泛应用于表界面效应、吸附、溶解等研究,在保证相同计算精度的前提下,具有比分子模拟更高的计算效率。CDFT可以系统地研究多孔材料孔径、孔几何形貌、表面官能团,电解液离子大小、化合价、组成以及溶剂种类、浓度等因素对超级电容器性能的影响,进一步发展考虑反应-传递性质的CDFT,可以为设计新型电极材料和筛选电解液提供理论依据。

摘要：随着电动汽车的普及,液体冷却的电池热管理系统因其高效散热和低成本而被广泛应用。提出了一种波浪形液冷散热结构,并利用伪二维电化学模型和三维传热模型构建了一个电池组模型,考察了一个5×5的LiFePO_(4)/石墨电池组中的产热与传热过程,研究了放电倍率、环境温度、冷却液温度、冷却液流速和冷却管道与电池接触面积对电池组散热性能的影响。结果显示,高放电倍率会导致电池的最高温度和最大温差上升;低环境温度和冷却液温度可以有效降低电池组温度,但过低的环境温度和冷却液温度会导致电池组的较大温差。当环境温度为室温时,冷却液温度为293.15 K时最佳;冷却液流速对电池组的散热性能影响较小;电池与冷却管道接触面积越大,电池组的最高温度和最大温差会降低,然而考虑到经济成本,电池与冷却管道的最佳接触角度为90°。这项研究为锂离子电池组的热管理系统设计提供了理论指导。

摘要：电化学中涉及很多微观、介观和宏观等尺度复杂问题,学生往往难以理解。在实际教学中,教师可以运用多尺度模拟方法来讲解实际电化学过程中的多尺度问题,使学生更加直观地理解和掌握所学内容;同时在课程中引入模拟软件,全面培养学生的设计和实践能力。文章主要从微观、介观和宏观尺度介绍了量子化学模拟、分子动力学模拟和连续介质模型及Materials Studio、COMSOL Multiphysics等相关软件在电化学教学中的应用,以帮助学生深入理解不同尺度上的电化学问题,提高教学质量和效率。

摘要：通过深入剖析教材和学生,在流行病学理论教学中提出了"八步教学法"的授课理念,并以病例对照研究理论教学为例对各步骤进行了详细解析,强调结合丰富的教学手段,突出以问题为导向,先学后教,以教导学,提升学生学习的主动性及学习效率,但该教学设计对教师素质、学生自学能力及教学资源的要求较高。