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：2020-07-21 18:26:44 阅读：次来源：纱卡厂家

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。