综述：锂离子电池的多场景数字建模与仿真

《Electrochemical Energy Reviews》：Multi-Scenario Digital Modeling and Simulation of Lithium-Ion Batteries

锂离子电池多场景建模与模拟研究综述，涵盖等效电路模型、电化学建模、热耦合模型及退化机制分析，提出分子动力学与相场模拟结合方法，探讨人工智能与云边端框架的深度融合对下一代智能电池建模平台的发展方向。

　　

摘要

锂离子电池（LIBs）改变了我们的世界，为各种技术提供了支持，从消费电子产品和电动汽车到电网规模的能量存储、低空飞行器和航空航天系统。随着不同应用场景对功率密度、可靠性和安全性的需求不断增长，传统的试错式研发（R&D）模式已不再适合当今快速发展的创新环境。数字建模在探究基本机制、优化电池设计和提升管理策略方面表现出色，已成为加速电池技术创新和迭代发展的强大工具。本文对锂离子电池的多场景建模与仿真进行了全面综述。首先介绍了用于性能预测的等效电路建模（第2节）和电化学建模（第3节），随后讨论了热建模及电热耦合框架（第4节）以提高模型精度。接着，我们总结了电池退化和失效机制，包括电池老化（第5节）和热失控建模（第6节）。随后探讨了用于研究枝晶生长、相分离和裂纹扩展的中观尺度相场（PF）建模（第7节），以及用于探究电极/电解质结构、离子传输和界面反应机制的分子动力学（MD）模拟（第8节）。最后，我们对当前面临的挑战进行了分析，并指出了未来的发展方向。多尺度建模、人工智能（AI）以及云-边缘-端（cloud-edge-end）框架的深度融合，将为下一代智能、稳健且适应性强的电池建模平台的发展提供有力支持，从而加速下一代电池技术的研发。

图形摘要