锂离子电池因其体积小、重量轻、容量大及使用寿命长等诸多优点而得到广泛应用。液流电池使用可流动的电解液作为活性电池材料。可以通过更换电解液实现电池的快速机械式充电。半固态液流电池将锂离子电池的活性物质及导电材料制备成颗粒状，分散在电解液中形成悬浊液，兼备锂离子电池和液流电池各自的优势。本文即对半固态液流电池的性能进行数值模拟研究，旨在比较阴极材料钴酸锂（LCO）和磷酸铁锂（LFP）应用于半固态液流电池其性能的差异，设计并分析高纵横比H-AR与低纵横比L-AR流道结构对电池性能的影响，以及在此基础上提出半固态液流电池组模型并进行深入研究。论文首先运用电化学仿真模拟软件添加不可压缩Navier-Stokes方程、对流与扩散、传导介质DC多物理场，建立半固态液流电池的三维数值模型，定量研究低流速模拟条件下钴酸锂（LCO）和磷酸铁锂（LFP）荷电状态（SOC）和流道内电流密度的分布。其次研究半固态液流电池流道结构对电池性能的影响，并依次对流道结构进行优化。最后建立半固态液流电池的电池组计算模型，对5个单体电池串联得到的电池组进行数值模拟研究，基于上述研究，得到以下结论：1) LCO活性材料，模拟结果显示SOC的最大值不是理论值的0.7倍，而是理论值的0.57倍，电流密度最高可达18.19mA/cm2。整个电池充放电过程中，入口处的电流密度分布最集中，之后迅速降低，活性材料利用率低；LFP活性材料，其平衡电势和SOC曲线平缓，且有一段平台电压，电流密度较低，最高可达2.36mA/cm2，电流密度分布均匀。在整个充放电过程中电池几乎达到理论容量。当充放电速率和悬浊液流速增加时，其电压极化变得尤为突出。整个模拟过程中，LFP活性材料表现出较低的极化性，而LCO的极化曲线坡度较明显。两条极化曲线的拐点大约在C/4-C/5。这是由于在充电过程中，盐浓度减小降低溶液的离子传导率，增加了电池极化比率，从而影响电池性能。2)低纵横比L-AR情况下，模拟结果显示：随着结构尺寸的不断增大，电池达到截止电压所需的时间不断减少。即：尺寸越大，时间越短，说明电池容量越低，尤其当高度h达到2mm时所需时间为1100s，和初值h=0.5mm相比，仅为其0.1倍，此时说明电池容量随着高度增加到模拟时最大值，容量仅为最初的0.1倍。保持宽度w不变的情况下，给定两组h的变化范围（a）0.5mm到1.5mm，每次增加0.25mm，记作（0.5，0.25，1.5）；（b）0.5mm到2mm每次增加0.5mm，记作（0.5，0.5，2）。以本论文为例，高纵横比H-AR比低纵横比L-AR流道结构尺寸更合适。高纵横比H-AR情况下分别给定高度h和宽度w的变化范围：（a）在保持高度h不变的情况下w的取值范围是0.5mm到4.0mm每次增加0.5mm，记作（0.5，0.5，4）；（b）在保持宽度w不变的情况下，h的取值范围为1.0mm到1.5mm每次增加0.1mm，记作（1.0，0.1，1.5）。以上数值模型模拟时，充放电速率都为C/3。3)电池组模型模拟结果显示当电池活性材料为LCO时，电池性能更好。分别选用LCO和LFP作为阴极活性材料模拟电池组结构，由数据可以看出阴极材料为LCO时，电池组电流密度最大可达80.19mA/cm2；阴极材料为LFP时，电池组电流密度最大可达10.11mA/cm2。