Die Qualität und Leistung einer Batterie über seine Lebensdauer kann nicht nur durch die Aufladung und die Temperatur, sondern auch durch den anfänglichen Herstellungsprozess beeinflusst werden. Um die Leistung und den Lebenszyklus einer Batterie besser kontrollieren zu können, ist eine genaue Modellierung der Batteriealterung unerlässlich.

Während der Lebensdauer einer Batterie verschlechtert sich langsam der Zustand aufgrund irreversibler physikalischer und chemischer Veränderungen. Herkömmliche technische Methoden zur Analyse dieser Änderungen erfordern einen hohen kostspieligen Aufwand an Versuchen und Fehlern. Batteriedurchbrüche erfordern Forschung&Entwicklung in verschiedenen Disziplinen (Thermik, Mechanik, Elektrochemie) und Größenordnungen (Einzelelektrode zur Vervollständigung des Batterie Pakets ). Neben CFD erfordert ein vollständiger Batterieentwicklungsprozess eine Multiphysik-Simulation, einschließlich Strukturanalyse, Elektronik und Systeme.

ANSYS CFD kann die Batterieleistung von der molekularen Ebene bis zur Modulebene simulieren, um die Entwicklungskosten zu senken und die Markteinführungszeit zu verkürzen, durch:

  • Verkürzung der Design Zyklen durch Reduzierung der kostenintensiven Test- und Fehler-Entwicklung
  • Optimierung der Kompromisse zwischen Kosten, Energiedichte, Lebenszyklus, Betriebstemperatur und Sicherheit
  • Berücksichtigung aller relevanten physikalischen Kräfte in einer einzigen praktischen Umgebung, in der jede Physik die Klassenbeste ist

Neu: Fluent, das detaillierte Modell der fließenden Elektrochemie optimiert Lithium-Ionen-Batteriezellen

Batteriehersteller müssen enorme Mengen an Energie in ein Gehäuse stecken, das immer kleinere Größen-, Gewichts- und Kostenziele erreicht. Fluent enthält ein detailliertes elektrochemisches Modell zur Optimierung von Lithium-Ionen-Batteriezellen, das zur Erforschung von Anodenmaterialien oder zur Vorhersage von Alterungseffekten verwendet werden kann.

Detaillierte Modellsimulation der Lithium-Ionen-Elektrochemie von ANSYS Fluent, die die Lithiumkonzentration in einer Batteriezelle während der Entladung zeigt.

ANSYS Fluent detaillierte Modellsimulation der Lithium-Ionen-Elektrochemie mit Lithium
Konzentration in einer Batteriezelle während der Entladung.

Vernetzung

Vernetzung auf der Oberfläche von Elektrodenteilchen

Vernetzung Kühlkanäle

Vernetzung mit Batterie Kühlkanälen

Modul

Temperaturverteilung auf Zellen und Kühlkörper eines Lithium-Ionen-Batteriemoduls

Entwurf von Elektroantrieben der nächsten Generation mit CFD-Simulation – White Paper

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