La qualità e le prestazioni di una batteria nel corso della sua vita possono essere influenzate non solo da ricarica e temperatura, ma anche dal processo di produzione iniziale. Per avere un maggiore controllo sulle prestazioni e sul ciclo di vita di una batteria è fondamentale una modellazione accurata del suo invecchiamento.

Durante la vita di una batteria, la sua salute tende a deteriorarsi lentamente a causa di modifiche fisiche e chimiche irreversibili. I metodi ingegneristici convenzionali per analizzare queste modifiche richiedono numerosi tentativi dal costo importante. Le innovazioni nel campo delle batterie richiedono un processo di R&D che coinvolge diverse discipline (termiche, meccaniche, elettrochimiche) e scale (dal singolo elettrodo al pacchetto completo di batterie). Oltre a CFD, un processo completo di sviluppo di una batteria richiede una simulazione multifisica che include analisi strutturale, elettronica e sistemi.

ANSYS CFD può simulare le prestazioni di batteria dal livello molecolare fino al livello del modulo per ridurre i costi di sviluppo e velocizzare il time-to-market in questi modi:

  • Abbreviando i cicli di progettazione riducendo i costosi tentativi nello sviluppo
  • Ottimizzando i tradeoff tra costo, densità di energia, ciclo di vita, temperatura di funzionamento e sicurezza
  • Tenendo in considerazione tutte le forze fisiche rilevanti in un ambiente singolo e pratico dove ogni fisica è best in class

Novità: Il modello elettrochimico dettagliato e fluido ottimizza le cellule delle batterie agli ioni di litio

I produttori di batterie devono inserire enormi quantità di potenza in un pacchetto con dimensioni, peso e obiettivi di costo sempre minori. Fluent include un modello elettrochimico dettagliato per l’ottimizzazione di batterie agli ioni di litio che può essere usato per esplorare materiali anodi o per prevedere gli effetti dell’invecchiamento.

La simulazione dettagliata di modelli elettrochimici degli ioni di litio di ANSYS Fluent che mostrano la concentrazione di litio in una batteria durante lo scaricamento.

La simulazione dettagliata di modelli elettrochimici degli ioni di litio di ANSYS Fluent che mostrano la concentrazione di litio
nelle celle di una batteria durante lo scaricamento.

Mesh

Mesh sulla superficie di elettrodi

Mesh di canali di raffreddamento

Mesh sui canali di raffreddamento della batteria

Modulo

Distribuzione di temperatura sulle celle e nel pacchetto di raffreddamento di un modulo di batterie agli ioni di litio

Progettazione di propulsori elettrici all’avanguardia usando la simulazione CFD - Libro bianco

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