锂电池极片微观结构生成网络在线工具
分享一个免费且使用超级简单的网络在线应用程序INNOV，这个网络应用程序可以简化锂离子电池的建模过程。INNOV嵌入了一个电池极片微观结构生成组件，只需点击几下，就可以获得活性材料（AM）、孔隙和碳胶相域（CBD）可明确分别的半电池或全电池三维几何模型，并可对三维模型划分网格，将划分好网格的几何模型导入COMSOL Multiphysics可进行电化学模拟。而且，软件还可以通过图像或矩阵输入数据，将试验获取的极片结构进行网格划分，建立锂离子电池模型，其网格工具可用于任何科学领域。
在线软件网址
https://www.erc-artistic.eu/webapps/home/login.html
软件界面：
软件界面主要包括电池极片结构xy、xz、yz三个平面的截面切片展示区；数据导入区，可导入xyz坐标文件、三维数字矩阵和序列图片等，进行网格划分；网格参数设定、划分网格和保存网格，所保存的网格可以直接导入COMSOL软件；操作过程记录log；微观结构和网格保存，保存为可导入其他模拟软件的格式；三维网格展示区；电池极片参数设定及生成区；隔膜生成；锂片和集流体生成；活性材料粒径分布参数设定等组件。
本文主要介绍生成电极微观结构并划分网格的基本操作步骤，欲了解软件其他更多功能，以及网格划分基本原理请参阅文末参考文献。
电极生成步骤：
（1）点击激活正、负极选项，呈现绿色的选项成激活状态，表示是正在生成的电极。
（2）设定电极参数，主要包括：
Alpha：如果一个活性颗粒的中心到三维结构边界的距离≥α*半径，颗粒将被进入电极结构。α=0意味着活性颗粒在三维结构边缘也被接受，结构外部的部分通过周期性边界条件被添加。而Alpha=1将保持AM粒子与系统边界相交(α>0）。Alpha越接近0，结构生成的速度就越快。建议理想情况下设定为0，或者在0到1之间。
Overlap：活性颗粒重叠体积比例参数，用于控制活性颗粒填充程度。高的重叠值将导致活性颗粒高压缩结构，而低的重叠量将导致更分散的活性颗粒结构。重叠越大，生成速度越快。如果电极生成时间太长，可以使用Alpha和这个参数来提高速度。
Porosity：极片中的孔隙率。
AM weight ration：电极固相中，活性颗粒的质量百分比。
AM density：活性颗粒的真密度，例如NMC为4.65g/cm3。
Radius max/min：活性颗粒半径均匀分布的最小值和最大值。当勾选Advanced PSD选项时，可以更加详细设定粒径分布。
Dimensions：生成三维电极的长宽高尺寸，尺寸大概为50*50*50 µm3。
Stochastic CBD：参数“w”控制碳胶相CBD的形态。w越接近0，CBD更多在活性颗粒表面铺展成膜，w越接近1，CBD形成的团聚越多。
ASSB：固态电池选项，如果点击该复选框，需要填写一个新的“void”参数，即电极中的void体积百分比。“Porosity”参数控制固体电解质的数量，void”参数表示电极中的没有填充固态电解质的实际空隙。
（3）设定完参数，点击Generate Electrode生成电极，log会记录状态，完成后在在电极展示区显示电极截面结构，如下图所示，xz平面总共有105张照片。
（4）然后，依次设定参数，可以生成隔膜、锂片和集流体。
（5）设定参数，点击Generate Mesh划分网格，点击Save Mesh保存网格可导入comsol软件。
Decomposition：每个体素将被划分成的四面体的数目。建议将其保持在5。
Resolution：分辨率参数将自动假定与用于生成随机电极的分辨率相同的值
Precision：精度值会自动更新，可以调整参数以达到网格中所需的精度。
（6）将网格导入COMSOL软件进行电化学模拟。
更多功能和基本原理过程请参考以下文件：
[1] Chouchane M , Rucci A , Franco A A . A Versatile and Efficient Voxelization-Based Meshing Algorithm of Multiple Phases[J]. ACS Omega, 2019, 4(6):11141-11144.
[2] Chouchane M , Franco A A . An Invitation to Engage with Computational Modeling: User-friendly Tool for In Silico Battery Component Generation and Meshing[J]. Batteries & Supercaps, 2021.
[3] INNOV Web App User Guide，软件在线网站可下载。
