电池级金属锂电解槽多物理场耦合优化科学数据集

金属锂是国家战略性金属，广泛应用于新能源、新材料、新医药等领域，被誉为“工业味精”与“新能源金属”。金属锂及锂材产品是高比能固态锂电池的关键负极材料，随着固态锂电池在新能源汽车领域的不断应用，金属锂的发展前景和需求空间将不断扩张。锂电解槽是工业制备金属锂的核心设备，电解槽中电场、磁场、流场、热场等物理场相互耦合，共同决定电解槽的能量平衡及电流效率。建立锂电解槽电解质-氯气气液两相流二维模型，使用标准k-ε两方程模型耦合欧拉-欧拉模型求解不同极间通道内电解质流速与气相体积分率分布。对槽内不同结构和操作参数分析发现，缩短极距能够降低气相分率，使侧面极间通道内电解质速度增加，中间极间通道内速度下降；增大阳极半径，气相分率与液相流速均下降；增加电解质液面高度对两者的影响不大，增加电流强度则会使两者增加。建立三维电-流场和三维电-磁-流场模型，分析电磁力对不同截面液相流速分布的影响。电磁力减弱电解质yz截面涡流的形成，同时降低电解质xy截面的最大速度，使电解质流动更加充分。建立锂电解槽三维电-热场模型，经过积分运算得到电解槽的产散热量，发现30kA电解槽能够实现能量平衡。在能量平衡的基础上得到电解槽不同结构参数所需的电流强度，并利用无因次法获得电流强度与结构参数的方程，利用该方程能够依据电流强度直接进行电解槽结构参数优化。

搜集汇总

背景与挑战

背景概述

该数据集聚焦于电池级金属锂电解槽的多物理场耦合优化，金属锂作为战略性资源在新能源等领域有广泛应用。通过建立二维和三维模型，模拟电场、磁场、流场、热场等物理场的相互作用，分析结构参数对电解槽能量平衡和电流效率的影响，旨在为电解槽的结构优化提供科学依据。