Новости САПР

Аккумуляторы для электромобилей будут тестировать в специальной САПР

Транспортная революция, связанная с распространением электрических автомобилей, задерживается только из-за отсутствия емкого надежного аккумулятора. Литий-ионные батареи все еще слишком дороги и не обеспечивают необходимый запас хода автомобиля. Новые материалы должны открыть путь к созданию более совершенных батарей, и ученые немецкого Института промышленной математики готовы предложить программное обеспечение для моделирования батарей, которое ускорит прогресс в этой области.

Будущее за электрическими автомобилями – в этом уже мало кто сомневается, включая правительства и гигантов автомобильной промышленности. Федеральное правительство Германии стремится создать в своей стране ведущий рынок электромобилей, по его планам к 2020 году на дорогах Германии должно быть не менее одного миллиона легковых автомобилей с электрическим приводом. Покупатели солидарны с правительством: немецкая автомобильная организация ADAC провела опрос, по результатам которого выяснилось, что 74% опрошенных купили бы электрический автомобиль, если не придется идти на компромиссы с точки зрения стоимости, удобства и безопасности. Прежде всего, покупатели не готовы уступить, когда речь идет о дальности поездки на одном заряде аккумулятора - около трети водителей считают, что запас хода должен быть не менее 500 километров. Также потенциальных покупателей беспокоит отсутствие сети зарядных станций в стране и ограниченный срок службы батареи.

Проблема в том, что литий-ионные батареи, используемые большинством автопроизводителей, слишком тяжелые, дорогие и быстро изнашиваются. Новые материалы должны улучшить производительность, срок службы и безопасность устройств хранения энергии, однако разработка таких материалов является трудоемким и дорогостоящим процессом.

Новый немецкий системный исследовательский проект для электромобилей (FSEM) должен создать программное обеспечение BEST для моделирования литиево-ионных батарей, которое должно ускорить разработку приемлемого по характеристикам аккумулятора.

Литий-ионный аккумулятор состоит из двух пористых электродов, отделенных друг от друга электролитом. Ионы лития движутся между электродами, когда аккумулятор заряжается и разряжается. Время работы аккумулятора зависит от материалов, используемых в компонентах устройства и здесь важно поддерживать сложный баланс взаимодействия различных материалов и процессов. Программа BEST моделирует различные комбинации материалов, что позволяет создать их идеальное сочетание. Таким образом, отпадает сложный и трудоемкий процесс создания опытных образцов и нет необходимости идти по долгому пути проб и ошибок.

В настоящее время специалистам института удалось смоделировать всю батарею на макро- и микроскопическом уровне, а также движение и реакции ионов лития. Электроды моделируются с разрешением до 10 микрометров – это позволяет менять положение и форму электродов в широких, недоступных другим программам, пределах. Благодаря трехмерному моделированию можно точно рассчитать концентрацию ионов лития, плотность тока и уровень производства тепла в батарее. Таким образом, программа BEST помогает определить возможные точки чрезмерного нагрева, которые могут привести к перегреву и воспламенению батареи.

Для вычислений используется специальный программный код "Finite Volume", разработанный в Институте промышленной математики. В настоящее время ученые работают над обновлением программы, которое будет включать модель старения аккумулятора.

Информация с сайта www.cnews.ru.