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德国开发锂电池模拟软件 将加快新材料电池的研发


发布时间:2011-5-2 18:23:38  来源:钜大电子锂电事业部 点击次数:

         电动车是未来汽车市场的重要组成部分,德国政府和汽车行业对此持有相同看法。到2020年,德国将实现百万辆电动客车上路。德国机动车组织ADAC在调查中发现,如果不必考虑成本、舒适性和安全性,74%的被调查者表示愿意购买电动车,大约1/3的驾驶者希望电动车的电池充电一次能跑至少500公里。

  但关键问题是:目前充电站数量和电池寿命都很有限,导致紧凑型电动车无法成为主流。目前,大多数汽车使用的锂电池都过于沉重、昂贵,而且耗电也快。因此,新电池材料需要提高性能、使用寿命以及具备安全的储能装置,但是,开发这类新材料需要投入大量的资金和时间。

  在德国弗劳恩霍夫协会电动汽车系统研究(FSEM)项目中,来自德国凯泽斯劳滕的弗劳恩霍夫技术经济数学研究所(ITWM)的研究人员目前正在开发一种锂电池模拟软件,该软件将会加速新材料电池的开发进程,提高电池的使用效率。该软件被称为“BEST”,是电池和电化学模拟工具(Battery and Electrochemistry Simulation Tool)的简称。

      

               BEST仿真软件下电池微观表现(左、右可见多孔电极)

        锂电池由两块多孔电极板组成,装有电解液的分离器将两块电极板分离,当电池充电和放电时,锂离子就会在电极之间流动。弗劳恩霍夫技术经济数学研究所Jochen Zausch解释说,电池的性能取决于组件所使用的材料,而这些材料之间需要相互协调。这种软件模拟工具可以按照设计者的想法将不同的材料进行组合,直到实现理想组合,而不需要再像过去那样进行反复测试。

  该研究所的研究人员在宏观和微观层面对整个电池的构造、锂离子的流动及反应过程进行模拟。Jochen Zausch提到,他们可以展示电极板的微观结构,每一个10微米的小孔都清晰可见,这是目前其它技术所达不到的,而且电极板的位置和形状也可以变化。通过解决电极板的三维结构问题,一些电池参数如锂离子的浓度及电流密度就可以计算出来,该研究所目前正在计算这些参数。电流分布是电池热量的重要指标,因此,该软件还可以精确找出可能导致电池过热而燃烧的热点。此外,该软件还能有效评估电池的老化效应,因为电池温度的变化会影响其使用寿命,科学家们也计划升级软件程序,将老化模型加入其中,以便研究的顺利进行。

  Jochen Zausch还提到,该软件最终将会帮助汽车制造商和蓄能设备生产商制造更强大、更安全、适用范围更广的电池,从而改善汽车的加速性能。

 

 
 
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