锂离子电池电化学模型数值离散化方法的比较性能分析

本研究评估单粒子模型（SPM）在电化学建模中使用的数值离散化方法。所涉及的方法包括有限差分法（FDM）、谱方法、帕德近似和抛物线近似。评估标准为精度、执行时间和内存占用，旨在为电化学模型的方法选择提供指导。在恒流条件下，FDM显式欧拉和龙格-库塔方法表现出显著误差，而FDM隐式欧拉方法通过增加节点数提高了精度。谱方法仅用五个节点即可达到最佳精度和收敛性。帕德近似的误差随电流增大而增加，抛物线近似的误差高于收敛后的谱方法和FDM隐式欧拉方法。在动态条件下，频域分析表明FDM、谱方法和帕德近似可通过增加节点数或提高方法阶数来改善高频响应。在执行时间方面，抛物线方法最快，其次是帕德近似；谱方法比FDM快，而FDM隐式欧拉方法最慢。内存占用方面，抛物线方法和帕德近似最低，FDM适中，谱方法最高。这些发现为不同运行场景下离散化方法的选择提供了实用指导。