德國(guó)開(kāi)發(fā)鋰電池模擬軟件 將加快新材料電池的研發(fā)

　　電動(dòng)車(chē)是未來(lái)汽車(chē)市場(chǎng)的重要組成部分，德國(guó)政府和汽車(chē)行業(yè)對(duì)此持有相同看法。到2020年，德國(guó)將實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)輛電動(dòng)客車(chē)上路。德國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)組織ADAC在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，如果不必考慮成本、舒適性和安全性，74%的被調(diào)查者表示愿意購(gòu)買(mǎi)電動(dòng)車(chē)，大約1/3的駕駛者希望電動(dòng)車(chē)的電池充電一次能跑至少500公里。

　　但關(guān)鍵問(wèn)題是：目前充電站數(shù)量和電池壽命都很有限，導(dǎo)致緊湊型電動(dòng)車(chē)無(wú)法成為主流。目前，大多數(shù)汽車(chē)使用的鋰電池都過(guò)于沉重、昂貴，而且耗電也快。因此，新電池材料需要提高性能、使用壽命以及具備安全的儲(chǔ)能裝置，但是，開(kāi)發(fā)這類(lèi)新材料需要投入大量的資金和時(shí)間。

　　在德國(guó)弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)研究（FSEM）項(xiàng)目中，來(lái)自德國(guó)凱澤斯勞滕的弗勞恩霍夫技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)研究所（ITWM）的研究人員目前正在開(kāi)發(fā)一種鋰電池模擬軟件，該軟件將會(huì)加速新材料電池的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，提高電池的使用效率。該軟件被稱(chēng)為“BEST”，是電池和電化學(xué)模擬工具（Battery and Electrochemistry Simulation Tool）的簡(jiǎn)稱(chēng)。

BEST仿真軟件下電池微觀(guān)表現(xiàn)（左、右可見(jiàn)多孔電極）

　　鋰電池由兩塊多孔電極板組成，裝有電解液的分離器將兩塊電極板分離，當(dāng)電池充電和放電時(shí)，鋰離子就會(huì)在電極之間流動(dòng)。弗勞恩霍夫技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)研究所Jochen Zausch解釋說(shuō)，電池的性能取決于組件所使用的材料，而這些材料之間需要相互協(xié)調(diào)。這種軟件模擬工具可以按照設(shè)計(jì)者的想法將不同的材料進(jìn)行組合，直到實(shí)現(xiàn)理想組合，而不需要再像過(guò)去那樣進(jìn)行反復(fù)測(cè)試。

　　該研究所的研究人員在宏觀(guān)和微觀(guān)層面對(duì)整個(gè)電池的構(gòu)造、鋰離子的流動(dòng)及反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行模擬。Jochen Zausch提到，他們可以展示電極板的微觀(guān)結(jié)構(gòu)，每一個(gè)10微米的小孔都清晰可見(jiàn)，這是目前其它技術(shù)所達(dá)不到的，而且電極板的位置和形狀也可以變化。通過(guò)解決電極板的三維結(jié)構(gòu)問(wèn)題，一些電池參數(shù)如鋰離子的濃度及電流密度就可以計(jì)算出來(lái)，該研究所目前正在計(jì)算這些參數(shù)。電流分布是電池?zé)崃康闹匾笜?biāo)，因此，該軟件還可以精確找出可能導(dǎo)致電池過(guò)熱而燃燒的熱點(diǎn)。此外，該軟件還能有效評(píng)估電池的老化效應(yīng)，因?yàn)殡姵販囟鹊淖兓瘯?huì)影響其使用壽命，科學(xué)家們也計(jì)劃升級(jí)軟件程序，將老化模型加入其中，以便研究的順利進(jìn)行。

　　Jochen Zausch還提到，該軟件最終將會(huì)幫助汽車(chē)制造商和蓄能設(shè)備生產(chǎn)商制造更強(qiáng)大、更安全、適用范圍更廣的電池，從而改善汽車(chē)的加速性能。