玩转COMSOL死锂模型：锂枝晶生长与溶解的数字化狂欢

Comsol死锂模型 模拟锂枝晶的沉积及溶解过程实验室里最让人头疼的锂枝晶问题现在能在COMSOL里直接种出来了。今天咱们就手把手搞个死锂模型看看这些调皮的金属晶体怎么在电极上撒欢顺便聊聊怎么用代码让它们乖乖听话。先给模型定个规矩在二次电流分布接口里塞进两相电解质阳极表面设置一个神奇的锂沉积边界条件。这里的诀窍在于我们需要让沉积的锂既能导电又可能变死就像这样model.physics(es).feature(dl1).set(Li_deposition_rate, i_local/(z*F)); model.physics(es).feature(dl1).set(dead_Li_threshold, 0.1); //当局部电流低于阈值时判为死锂这个阈值参数就像个门卫低于0.1A/m²的可怜虫就会被踢进死锂黑名单。有意思的是这个值设置得太高会误伤友军太低又会让漏网之鱼继续搞破坏需要像调咖啡浓度一样慢慢试。Comsol死锂模型 模拟锂枝晶的沉积及溶解过程真正带劲的是枝晶形态演化。用移动网格跟踪表面变形时代码里要玩点空间导数魔法model.component(comp1).physics(mfn).feature(dns1).set(U_ts, v_dep*normal); model.component(comp1).physics(mfn).feature(dns1).set(v_dep, deposition_rate*M_Li/(rho_Li*F));这里把沉积速率换算成网格移动速度就像用代码给电极表面装了台3D打印机。不过要注意网格质量当枝晶长得太张牙舞爪时COMSOL可能会报错——这时候需要祭出自适应网格大法。溶解过程更有戏剧性。活锂会像春雪消融般褪去而死锂就像焊死在电极上的铆钉。通过后处理对比两种锂的分布可以看到这样的代码操作dead_Li (i_local i_threshold) .* Li_thickness; active_Li Li_thickness - dead_Li;运行模型时最爽的时刻是看着时间步进过程中枝晶先疯狂生长然后在反向电压下活锂部分溶解剩下死锂像礁石一样顽固。这种生死交替的数字化演绎比看科幻电影还带感。不过模型终究是模型现实中的锂枝晶可比这狡猾多了。下次或许可以试试加入应力耦合或者搞个随机生长算法让这些数字晶体更野生一些。毕竟在仿真的世界里我们就是锂世界的造物主——虽然有时候它们也会造反让程序崩溃就是了。