Zestaw narzędzi do modelowania umożliwia produkcję wysokowydajnych akumulatorów litowo-jonowych
Akumulatory litowo-jonowe (Li-ion) zrewolucjonizowały sektor zrównoważonej energii i stały się preferowanym źródłem zasilania na potrzeby różnych zastosowań, w tym samochodów elektrycznych. Wynika to głównie z ich wysokiej gęstości energetycznej, długiej żywotności, niskiego współczynnika samorozładowania i wysokiej wydajności ładowania. Aby jeszcze bardziej przyspieszyć prace nad tworzeniem akumulatorów litowo-jonowych o zwiększonej gęstości energetycznej, w ramach finansowanego ze środków UE projektu MODALIS2, realizowanego przez konsorcjum 15 partnerów, grupa europejskich naukowców zaprojektowała zestaw narzędzi do modelowania. Jako doświadczeni użytkownicy narzędzi do symulacji akumulatorów, wnieśli cenny wkład w poprawę funkcjonalności zestawu narzędzi, lepsze wsparcie podmiotów z branży i sprostanie niektórym z ich wyzwań. „Posiadanie kompletnego zestawu narzędzi do modelowania jest niezbędne do uwzględnienia wszystkich istotnych mechanizmów, od poziomu molekularnego i komórkowego po ostateczną integrację z całym systemem. Umożliwi to branży zastosowanie nowych i innowacyjnych materiałów w ogniwach litowo-jonowych nowej generacji”, wyjaśnia Martin Petit, koordynator projektu.
Tworzenie akumulatorów nowej generacji 3b i 4b
W sektorze mobilności główny nacisk kładzie się na skład chemiczny akumulatorów litowo-jonowych, w szczególności akumulatorów ciekłokrystalicznych, sklasyfikowanych w ramach generacji 3b, oraz akumulatorów ze stałym elektrolitem, sklasyfikowanych w ramach generacji 4b. Jak twierdzi Petit, w akumulatorach generacji 3b istnieje możliwość zwiększenia pojemności elektrody dodatniej i ujemnej, podczas gdy akumulatory generacji 4b wykorzystują elektrolity stałe w celu poprawy bezpieczeństwa i ułatwienia wykorzystania metalu Li jako elektrody ujemnej. Zestaw narzędzi do modelowania MODALIS2 zapewnia skuteczne narzędzie do zrozumienia zalet i wad nowych materiałów oraz możliwej niezawodności akumulatorów zbudowanych przy użyciu tych materiałów. „Projekt MODALIS2 zapewnia procesom opracowywania ogniw i akumulatorów stopień elastyczności, który umożliwia skuteczne rozwiązywanie wyzwań projektowych”, wyjaśnia Petit. Zauważył również, że podejście oparte na modelowaniu ma na celu ograniczenie kosztownego i czasochłonnego procesu prób i błędów. Zestaw narzędzi do modelowania pozwala na przykład na szybsze włączenie do ogniw akumulatorów litowo-jonowych nowej generacji nowych i innowacyjnych materiałów, co przekłada się na opłacalność, wydajność i niezawodność pojazdów elektrycznych.
Zrozumienie korzyści i ograniczeń nowych materiałów
Zespół projektu MODALIS2 zajął się wyzwaniami związanymi z efektami mechanicznymi akumulatorów. Jak mówi Petit, nowe technologie i materiały stosowane w akumulatorach, takie jak elektrody ujemne na bazie krzemu i elektrolity stałe, wykazują silne mechanicznie indukowane zjawiska awarii. „Może to obejmować postępujące mechanizmy degradacji, takie jak starzenie się, lub krytyczne awarie, takie jak wzrost dendrytów prowadzący do zwarć”, zauważa. Narzędzia do modelowania MODALIS2 połączono z powszechnie dostępnym na rynku oprogramowaniem. Producenci materiałów, ogniw i oryginalnego wyposażenia zostali przeszkoleni w zakresie tych narzędzi i przekazali swoje opinie, w wyniku czego powstała jedna platforma modelowania, która obejmuje wszystkie główne procesy rozwoju łańcucha wartości baterii. Ten nowy zestaw narzędzi może przyspieszyć przyjęcie pojazdów elektrycznych, umożliwiając branży bardziej wydajne opracowywanie ogniw akumulatorów litowo-jonowych nowej generacji, przyczyniając się do lepszej wydajności pojazdów elektrycznych.
Słowa kluczowe
MODALIS2, Li-ion, zestaw narzędzi do modelowania, pojazdy elektryczne, akumulatory litowo-jonowe, generacja 3b, gęstość energetyczna, generacja 4b, zrównoważona energia
