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Hexagon联合Fraunhofer ITWM：电化学仿真助力加速新型电池设计
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Hexagon 公司近日宣布推出一项全新的电池电芯设计解决方案，该方案结合了 Fraunhofer ITWM 的电化学仿真技术和 Hexagon 的多物理材料仿真与计量软件，显著加速新电池电芯的研发。
将新电池电芯推向市场极为复杂且耗时。研发过程包括实验设计 (DoE)，需要通过第一性原理仿真探索新的电化学设计，并通过实验室中的物理试验进行测试。电池制造过程中的诸多步骤会影响到电池的报废率和性能。
Hexagon的新电化学电池设计解决方案将 Fraunhofer ITWM 的“电池与电化学仿真工具” (BEST) 求解器集成在其 Digital Materials 套件中，使多物理仿真探索电池设计时能够考虑制造过程的影响。
这个“虚拟实验室”带来了显著的成本和效率优势。通过一个单一的用户界面，客户可以从电池材料库中对电极的微观结构至完整电池组件（电解质、隔膜、活性材料、粘接剂、集流体）进行建模，并探索材料属性和电池微观结构变化的影响，包括：
• 提高能效、寿命、最佳充电方案等性能结果，选择合适的材料和配置，包括粒径分布和碳粘合剂分布。
• 检查制造工艺如何影响电池微观结构，包括通过CT扫描逆向工程已制造电池的内部结构。
• 研究电池老化和电池设计的安全性，以制定优化的电池管理系统充电协议。
Hexagon 材料与平台高级总监 Guillaume Boisot 评论道：“电池设计与开发面临材料、电化学设计、机械设计与制造过程间复杂的权衡。过去，这一复杂过程主要依赖试错法，但通过与 Fraunhofer ITWM 的合作，我们希望帮助研发团队探索性能更佳的电池设计，并通过原型快速反馈加速开发。”
Hexagon 多物理副总裁 Subham Sett 补充道：“电池性能和质量是竞争的差异化因素，特别是在汽车市场。我们已在热管理和热失控仿真方面进行了投资，通过此新增功能，希望帮助制造商在设计过程中获得多物理交互的全局视图。”
Fraunhofer ITWM 的 Dr. Jochen Zausch 表示：“我们与 Hexagon 在将高度可靠的 BEST 电池电化学求解器能力引入其创新材料建模软件方面展开了卓越的技术合作，期待借助这一全面的仿真工作流推动电池创新加速发展。”
新解决方案将 Fraunhofer ITWM 的 BEST 求解器集成到 Hexagon的Digimat 材料行为建模软件中，用户可以通过一个界面仿真锂电池、锌电池和钠电池的微观结构、电解质、隔膜、活性材料、粘合剂和集流体的电化学特性。Digimat 中包含常见材料属性库，可在软件内扩展或利用 Hexagon 的 MaterialCenter 和 Materials Connect 材料数据管理软件进行扩展。
此外，电池设计团队可在 Digimat 中开发的微观结构模型用于进一步研究机械性能。通过使用代表性体积元素 (RVE) 评估材料宏观性能，将简化后的 Digimat 材料模型嵌入相关的机械分析软件中，从而使机械工程师基于精确的材料属性优化电池的机械设计和安全性。
Hexagon 是全球领先的数字现实解决方案提供商，结合传感器、软件和自主技术，推动各个行业提升效率、生产力、质量和安全性，确保可持续未来。
这项合作推出的电化学仿真解决方案对于电池研发具有深远影响，特别是在缩短研发周期、提升电池性能和降低开发成本方面。这种技术创新不仅加速了电池内部结构 (如颗粒大小和形状等) 对性能影响的研究，使得设计优化更为精准，还通过虚拟仿真提供了新的探索路径。
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新闻来源 | batteriesnews
封面配图 | batteriesnews
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