鋰電池解決方案
鋰電池設(shè)計(jì)分為兩個(gè)過(guò)程：材料設(shè)計(jì)和電池設(shè)計(jì)。首先，從微觀方面對(duì)電池材料進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，從而獲得材料參數(shù)；其次，從介觀方面對(duì)電池性能進(jìn)行分析；最后，獲得電池材料參數(shù)、電池與電化學(xué)性能、參比電極位置優(yōu)化等等。
? 為了減少對(duì)可再生資源的消耗和對(duì)環(huán)境的污染，電動(dòng)汽車(chē)將是未來(lái)的發(fā)展方向。當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)中主要是使用鋰電池，在如此小的體積下進(jìn)行高效轉(zhuǎn)換，對(duì)電池的容量、能量密度、壽命和安全性都有很高的要求。通過(guò)使用計(jì)算機(jī)對(duì)電池相關(guān)需求功能進(jìn)行分析可以極大的減少耗時(shí)長(zhǎng)和成本極高的電池材料改進(jìn)和電池設(shè)計(jì)的前期實(shí)驗(yàn)。因此，希望通過(guò)對(duì)電池包的虛擬分析來(lái)評(píng)估真實(shí)的電池包性能。此外，模擬可以更好的理解具體電池產(chǎn)生問(wèn)題的原因。
? 隨著全球?qū)Ω邇?chǔ)能電池需求的不斷增加，對(duì)其生產(chǎn)工藝、設(shè)計(jì)研發(fā)及成本控制提出了更高的挑戰(zhàn)。大多數(shù)電極具有相似的微觀和介觀結(jié)構(gòu)，因此急需一套完整的節(jié)約成本和節(jié)省時(shí)間，以深入了解電化學(xué)、電極性能和電池性能的解決方案。
? 在鋰電池的開(kāi)發(fā)過(guò)程當(dāng)中，引入數(shù)字材料實(shí)驗(yàn)室GeoDict為材料設(shè)計(jì)和電池和電化學(xué)模擬工具BEST為電池設(shè)計(jì)。鋰電池的設(shè)計(jì)思路：(1)確定鋰電池材料與結(jié)構(gòu)；(2)對(duì)鋰電池正極材料進(jìn)行建模；(3)對(duì)鋰電池正極材料模型進(jìn)行數(shù)字分析，包括幾何參數(shù)(孔隙、孔徑等)、導(dǎo)電參數(shù)、導(dǎo)熱參數(shù)、飽和參數(shù)、流動(dòng)參數(shù)(濃度、路徑等)等分析；(4)基于數(shù)字分析獲得的材料參數(shù)，對(duì)電池性能進(jìn)行分析，包括電池行為 (電池電壓)、局域電子和電勢(shì)分布、離子和電流、超電勢(shì)、熱源等；(5)生產(chǎn)制造樣品，進(jìn)行試驗(yàn)，確定最后的設(shè)計(jì)參數(shù)與流程。
? 鋰離子二次電池使用鈷酸鋰作正電極材料，以鈷酸鋰為正極的模擬仿真實(shí)例。
1.確定鋰電池正極結(jié)構(gòu)
鈷酸鋰采用SEM掃描，將原始的2D圖像堆棧、分割和處理生成三維材料結(jié)構(gòu)。再將鈷酸鋰三維材料結(jié)構(gòu)添加一定比例的粘合劑，形成鈷酸鋰正極結(jié)構(gòu)。
2.鋰電池性能模擬
充電模擬 放電過(guò)程與電壓曲線
3.參比電極放置
考慮三種放置參比電極的位置，對(duì)三種位置進(jìn)行SOC與電壓曲線的分析，發(fā)現(xiàn)左圖為錯(cuò)誤位置，右圖為正確位置。
4.電化學(xué)和熱耦合模擬
