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AutoLionリチウムイオン2次電池解析ツール

トピックス

AutoLionを開発していたEC Power社からリリースされたトピックスをご紹介します。

all-climate battery (ACB)技術を開発

EC POWER社が、all-climate battery (ACB)技術を開発しました。詳細はこちらをご覧ください。

リチウムイオン電池の製品開発におけるソフトウェアの役割

電池技術および製品の開発時間とコストを抑え続けることは、リチウムイオンの化学的性質の進化が急速に発展する市場の中で、進化する技術を追いかけることは本当の意味での挑戦である。 このような状況下で、企業は製品開発のためのコストと時間のかかる実験のみのアプローチを補完するリチウムイオン電池のソフトウェアの有用性に注目を集めています。
リチウムイオン電池用ソフトウェアを利用することによって、ユーザーは試験を減らし、セル・パック・システムのパフォーマンス、寿命、安全性を制限する要因を明らかにし、先進的なオペレーティングアルゴリズムやそのアプリケーションに対するデザインを評価することができるようになるのでしょうか?その答えは、「Yes」です。

AutoLionは、お客様の電化に対する最も重要で技術的な課題に対して非常に効果的です。AutoLionを利用することによって、どのように生産性を向上させることができるかご興味がおありの方は、こちらへお問い合わせください。

(原文は、こちらをご参照ください。)

用途に合った正しいリチウムイオン電池ソフトウェアを決定する前に検討することは?

リチウムイオン電池関連製品の開発に、ソフトウェアを利用しようという技術者や科学者が多くなってきました。しかし、ソフトウェアに求めることは、用途によって大きく異なります。例えば、最適な充電アルゴリズムを開発するシステムエンジニアと、特定の電池の寿命と安全性を決定づける制限要因を理解しようとしている科学者とでは、ソフトウェアのニーズに大きな違いがあります。また、計算が速い厳密な等価回路モデルから、計算コストが高額なミクロスケールのモデルまで、数多くのソフトウェア製品があります。ここで、正しいリチウムイオン電池ソフトウェアを選択する前に考慮すべき問題について、いくつかの質問をしましょう。

1.ソフトウェアを使って何を達成したいか?

ソフトウェアにどのような役割を求めるのか。選択を左右するカギとなる質問の1つです。等価回路モデルなどの簡易化された線形化ソフトウェアは、オンボード型のソフトウェアのニーズには理想的な選択肢です。一方で、例えば、堅固な表面コーティング剤の開発に重要な分子レベルでのSEI構造とその構造内でのリチウムイオンの輸送を理解する場合など、第一原理重視のソフトウェアのほうが、原子と界面に関する表面の研究に適しています。しかし、多くの技術者や科学者が、リチウムイオン電池製品の開発時間を短縮し、コストを削減できるようなソフトウェアの利用法を探っています。こうした目的には、AutoLionのような巨視的な物理ベースのバッテリソフトウェアが非常に適しています。セルの設計と最適化、性能・寿命に対するセルの化学反応の影響、セルとパックの安全性評価と熱管理など、巨視的な物理ベースのソフトウェアが非常に有用な分野です。AutoLionは、正確なシミュレーションベースの解析を行うソフトウェアで、セルおよびパックのレベルから、性能、寿命、安全性に関係する問題に対処します。「ALite」のさまざまなケーススタディでAutoLionの機能をご覧いただけます。

2.電池が極端な温度にさらされることがあるか?

ソフトウェアの選択を左右する中心的な質問です。リチウムイオン電池の性能と寿命の特性は、温度に大きく依存します。車載用を含む多くの用途では、リチウムイオン電池は、幅広い温度範囲(-30℃~+45℃)で確実に機能する必要があります。このような極端な条件下でセルの性能・寿命を正しくシミュレーションするためには、熱輸送とセルの電気化学反応を緊密に連成させることが重要です。そこで、検討中のソフトウェアが、このような条件下でリチウムイオン電池の性能を正しく捕捉できるかどうかを確認する必要があります。最近のケーススタディの中で、AutoLionがリチウムイオン電池の低温性能を正しく捕捉すること、一方で簡易熱処理を実装している等温Newmanベースのモデルまたはソフトウェアでは不十分なことを説明しています。さらに、AutoLionは、温度への反応速度の強い依存性を正しく捕捉するという堅固な基礎のおかげで、実用での安全性のイベントをシミュレーションし、さまざまな緩和策の有効性を評価することができます。

電池が極端な温度にさらされることがあるか?

3.電池の複数の化学反応を扱っているか?

多くのユーザーが電池のいくつもの化学反応を扱っていますが、各自の用途に適した正しい化学反応を選択することが作業の重要な部分です。このようなシナリオでは、製品開発を加速するために、リチウムイオン電池の材料固有の性能・寿命・安全性の各種特性を迅速かつ正確にシミュレーションできるソフトウェアが必要とされます。AutoLionは、さまざまな化学反応について、性能・寿命特性を正確に捕捉することができます。また、商業用途では非常に一般的な混合物の化学反応も、AutoLionを使って、幅広い動作条件について簡単にシミュレーションできます。これを紹介するケーススタディでは、技術者がAutoLionを使用して、セルのエネルギーと電力密度に対する混合材料の影響を評価しています。AutoLionを使用すれば、最先端(高容量、高エネルギー)の材料から作られたリチウムイオンの挙動を簡単に調べることができるだけでなく、どのような材料の組み合わせでも、セルの設計を簡単に最適化して要求電力とエネルギーの比率を得ることができます。

4.電池の内部設計と材料について、どのくらいの情報が手に入るか?

物理ベースのモデルでは、リチウムイオン電池の挙動を確実にシミュレーションするためには、入力項目として電池の内部設計と材料の物性に関する情報が必要です。こうした情報を入手できないユーザーは少なくありません。これは、電池を納入業者から調達していること、または、材料の物性を測定するのに十分な診断機能を利用できないためです。このような状況にあるユーザーには、手に入れられる実験データを簡易モデルにフィッティングさせる方法で、等価回路ベースのソフトウェアを使用する方法がありますが、この方法で使用できるソフトウェアは非常に限定されます。手に入れられる実験データを越えて等価回路ソフトウェアを使用しても、実世界の複雑な動作条件下で寿命に影響する特性を評価する場合は特に信頼性は高くありません。AutoLionを使用すれば、ユーザーがアクセスできる基本的なセルレベルのデータを使って、リチウムイオンセルの仮想レプリカを短時間で作ることができます。そして、AutoLionによって生成された仮想セルを使って、実世界の動作条件下であっても、性能・寿命・安全性の特性を正確に予測することができます。詳細については、ケーススタディを参照してください。技術者が、AutoLionを使用して、A123 Systems社のセルを、セルの設計と材料物性に関する最小限の情報を基に30分でシミュレーションしたという内容です。

(原文は、こちらをご参照ください。 ケーススタディ等の各種リンクは、原文でご確認ください。)

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