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2次電池CADシステム Advance/BatteryDesignSystem

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2次電池CADシステム Advance/BatteryDesignSystemの概要

Advance/BatteryDesignSystem はリチウム2次電池に特化した電池解析システムです。

物性定数を収納したデータ・ベースを利用することにより、放電時の電圧降下、連続・断続使用による電圧・電流の経時変化、熱分布などを高速で計算します。

物性定数の多くは第一原理計算によって作成されているため、パラメタ・フィッティングによる特性再現に留まらず設計支援ツールとしてご利用いただけます。

図1 基本的物性定数の第一原理計算による導出 起電力,電極の拡散定数 開放時のLi の溶解速度と析出速度

図1 基本的物性定数の第一原理計算による導出
起電力,電極の拡散定数
開放時のLi の溶解速度と析出速度

2次電池CADシステム Advance/BatteryDesignSystemの解析例

図2 LiCoO<sub>2</sub>10gをL=100m~500mの膜厚で塗布した正極を持つ電池の放電特性

図2 LiCoO210gをL=100m~500m の膜厚で塗布した正極を持つ電池の放電特性

電流I=100mA による連続放電の場合を示しています。膜厚を厚くすると取り出せるエネルギーは減少します。


図3 正極膜厚 200m の電池を断続使用した場合の電圧変化

図3 正極膜厚 200mの電池を断続使用した場合の電圧変化

I=200mA。開放時に電圧は回復します。


図4 図3と同じ電池の充電特性

図4 図3と同じ電池の充電特性

3時間200mAで放電+2時間開放の後、充電電流600mA×20分(実線)400mA×30分(鎖線)、200mA×1時間(点線)で充電した場合の電圧変化を示しています。


図5 電解層の電位分布

図5 電解層の電位分布

原点は負極電気2重層表面、電解層厚:20μ。リチウム塩の濃度:2.5×1016/cm3 2.5×1015/cm3

リチウム塩の分極効果しか考慮しないと電位は濃度に依存(鎖線と点線)しますが、負極との析出・溶解効果を考慮すると実線(黒と赤)のように電解質濃度依存性は小さくなります。


機能一覧

  • 放電時の電圧変動、内部抵抗
  • 断続運転による電圧降下と回復
  • 充電時のエネルギー損失
  • 放電時の発熱分布
  • 充電時の発熱分布

動作環境

Windows Vista, Windows7


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