GeoDict電池材料研發

能源儲存系統是全球轉向可再生能源使用策略中不可或缺的一部分。從手機到電動車，電池無處不在。每一個應用都對電池的性質提出了自己的要求，這些要求也會影響電池材料的壽命。

特別是在目前從使用化石燃料到電動移動的轉變中，對材料和儲存系統提出了特殊的要求。為了應對未來能源儲存系統的需求，需要創新的解決方案，包括：

- 挑戰性的負載輪廓（Challenging loading profiles）

- 電池模組的安全性（Safety of battery modules）

- 提高耐用性（Increasing of the durability）

- 更環保、高效的材料（More environmentally friendly and efficient materials）

- 減少尺寸和重量（Reduction of size and weight）

- 提高能量容量（Increase of energy capacity）

GeoDict - 完整的解決方案

使用GeoDict，您將獲得一個全面、精密的軟體套裝，支持電池材料數位研究和開發的所有步驟。GeoDict滿足科學軟體解決複雜研究問題的最高要求。由於用戶友好的介面，您可以輕鬆專注於最重要的事情：開發明天的電池材料。

簡單數位地開發創新材料！

為了在電腦上優化電池材料，它們的數位微觀結構可以來自3D成像，如微型電腦斷層掃描（Micro-CT）和聚焦離子束掃描電子顯微鏡（FIB-SEM），或者使用GeoDict獨特的材料設計模組從頭開始直接建模。通過GeoDict全面的分析和性質預測模組，快速而精確地確定電池材料的性能和特性。得益於對量化模擬數據的詳細可視化，所有模擬結果的細節都易於檢查。

模擬減少測試時間和成本

模擬提供了有價值的見解，了解電池材料的內部過程和操作模式，這是實驗室實驗無法提供的。這使您能夠以高度針對性的方式進行耗時且成本昂貴的實驗室測試。從模擬中獲得的知識對於直接識別和糾正實驗中的弱點至關重要。所有這些都無需昂貴且耗時的原型製造和測試。

BatteryDict - GeoDict模組用於模擬電池充電

透過將BatteryDict與其他GeoDict模組結合使用，可以獲得關於電池微結構及其對電池單元性能影響的寶貴見解。

透過分析活性材料（電解質和黏合劑）內部的電子和離子運動，這些傳輸過程的複雜交互作用被清晰地視覺化，並能夠快速、輕鬆地進行評估。然後，可以根據這些過程的發現，有針對性地推動電池材料的進一步開發。

利用材料設計模組，Geo模組，GeoDict提供了直接將這些發現應用於數位材料原型的可能性，然後再透過BatteryDict在迴圈中重新測試它們。

電極設計的重新驗證

BatteryDict的電極設計師能夠在創建數位電池單元時識別出問題電極和材料配置。這節省了時間，因為只測試有價值的數位原型。

分析充放電行為

BEST（"Battery and Electrochemistry Simulation Tool"）及其求解器BESTmicro和BESTmicroFFT，用於基於物理的電池模擬。BEST自2011年起由Fraunhofer ITWM的Dr. Jochen Zausch及其團隊在凱撒斯勞滕開發。BEST用於通過模擬解決體素網格上的非線性偏微分方程，並分析電池微結構層面上的電子和離子傳輸。

自GeoDict 2021版本發布以來，著名的LIR求解器已可用於電池模擬。新的Battery-LIR (BLIR) 與BEST求解器使用牛頓法相似。對於活性材料和電解質之間的過渡條件，這裡也假設並解決了Butler-Volmer條件。

分析傳輸路徑

電池充電速度和電池容量與電極材料的效率密切相關。洞察鋰電流和電子電流在電池材料內的路徑，用於識別傳輸路徑中的瓶頸和過電位，例如導致鋰鍍層。在這個過程中，活性材料的部分被隔離，離子難以或根本無法接觸，電池容量未能發揮其潛力。

這些信息對於在開發具有所需特性和性質的正確電池材料設計方面做出有根據的決策非常有價值。

模擬電池老化

電池材料經受著持續的機械過程。由此產生的問題，如傳輸路徑的縮窄和活性材料的損壞，在電池性能和耐久性中起著關鍵作用。為了解決這些問題，Math2Market與ETH合作參與了公共資助的SOLVED!項目。我們的方法是分析現代NMC陰極和石墨陽極的微結構，並使用實驗數據來驗證計算局部體積變化和由於鋰沉積引起的損壞的退化模擬。基於這個過程，可以設計和優化新的原型材料。

在SOLVED!項目完成後，GeoDict的R&D用戶將能夠模擬電池老化過程中的循環，並開發具有卓越性能和壽命的優化原型電極！