Battery Modeling and Charging Simulation: From Microstructure to Performance
Seminaraufzeichnung
Die Entwicklung von Hochleistungsbatterien erfordert mehr als nur Materialwissenschaft – sie erfordert ein tiefgreifendes Verständnis dafür, wie die Mikrostruktur das elektrochemische Verhalten beeinflusst. Herkömmliche Laboriterationen sind oft eine „Sackgasse“, die pro Durchlauf bis zu 30.000 Euro kosten und Monate dauern, bis sie Ergebnisse liefern.
In diesem technischen Seminar zeigen wir, wie das digitale Materiallabor GeoDict die Batterieinnovation beschleunigt, indem es Trial-and-Error durch digitale Experimente ersetzt. Wir untersuchen den Arbeitsablauf von der Geometrieerzeugung (CT/FIB-SEM oder digitale Zwillinge) bis zur Leistungsvorhersage unter Verwendung sowohl vollständig aufgelöster 3D-Simulationen als auch homogenisierter pseudo-2D (P2D) Newman-Modelle.
In diesem Seminar lernen Sie Schritt für Schritt:
- Mikrostrukturerzeugung: Erstellung realistischer Kathoden-/Anodengeometrien mit präziser Kontrolle über Partikelform, Größenverteilung und Kalandrierung.
- Leistungsvorhersage: Berechnung der effektiven Leitfähigkeit und Diffusionsfähigkeit zur Parametrisierung elektrochemischer Modelle.
- Aufgelöste Ladesimulationen: Visualisierung von Lithium-Ionen-Konzentrationen, thermischer Leistungsdichte und lokalen Überpotenzialen auf Schnittstellenebene.
- Homogenisierte vs. vollständig aufgelöste Modelle: Ein Vergleich von Genauigkeit und Rechenzeit – von detaillierten 8-Stunden-Läufen bis zu 10-Sekunden-P2D-Simulationen.
- Neue Funktion im Fokus: Einführung in elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS)-Simulationen für physikalisch basierte Impedanzvorhersagen ohne Vereinfachungen durch Ersatzschaltungen.
Verkürzen Sie Ihre Vorlaufzeit von Jahren auf Tage, indem Sie sich nur auf die vielversprechendsten Mikrostrukturkandidaten konzentrieren.
Folgende Module werden im Seminar eingesetzt:
| BatteryDict | GeoApp: Bimodal Electrode |
Trainer
Janine Hilden, M.Sc.
Application Engineer
Bitte beachten Sie, dass nach der Aktivierung des Videos Daten an YouTube übermittelt werden.
Weitere Informationen
Chapters in YouTube Video
0:00 Introduction
1:33 The Race for Better Battery Microstructures
3:33 Challenges in Traditional Lab-Based R&D
6:22 Digital Material Design: The GeoDict Workflow
14:10 Demonstration: Generating a Bimodal Cathode Structure
17:19 Charging Simulation: Fully Resolved Microstructure Analysis
28:55 Visualizing Thermal Power and Lithium Concentration
32:12 P2D Newman Modeling: Speed vs. Detail
41:35 Feature Reveal: Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS)
45:32 Thank you for attending - Outro
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