次のプロトタイプを待たないバッテリーセル設計

バッテリーセル設計とは、セルを構成するパラメータを選定するプロセスです。たとえば、寸法・形状、電極の厚さと担持量、空隙率、粒子径、電解質、層構造、タブレイアウトなどが対象となります。目的は、エネルギー、電力、充電時間、ライフタイム、コストといった目標を同時に達成することです。各選択が他の要素に影響を与えるため、この作業はしばしば「アート」と呼ばれます。

電極を厚くすると単位面積あたりの容量が増え、セルのエネルギー蓄積量が増加します。一方で、高電流時の挙動にトレードオフが生じます。イオンの移動距離が長くなり、負荷時の容量損失が大きくなるためです。面積容量密度はセル設計者が最初に設定する数値であり、ほぼすべてのトレードオフはこの値を起点としています。

このツールは試作の大部分を置き換えるものであり、最終試作を省くものではありません。意味のあるパラメータ変動についてシミュレーション研究を実施し、次のプロトタイプを製作して検証し、それを繰り返します。すでに正しいと判断された設計のみがプロトタイプに進みます。最終設計は必ず実際のセルで検証されます。

原理的には回答可能ですが、実際にはパラメータ化に数か月かかり、1回のシミュレーション実行に数時間を要します。また、モデルの妥当性を自ら確認する必要があります。これは非常に困難な作業です。モデルの検証ではなく、セルの設計に集中したいはずです。そのため、全体的なプロセスは数千のバリアントを扱う設計ループには遅すぎ、エラーが生じやすくなります。Batemo Cell Designerを備えた物理ベースのBatemo Cell Modelは数秒で実行でき、これらの問題を解決します。

Batemo Cell DesignerはBatemo Cell Modelをベースに構築されています。198個の検証済みセルにわたり、Batemo Cell Modelの中央値偏差は検証実験に対して0.8 %です。Batemo Cell Designerはこの精度を継承していますが、設計が検証済みの出発点から離れるほど精度は低下します。これは問題ではありません。予測が不正確になる傾向が生じた際には、次のプロトタイプを作成して検証し、このプロセスを繰り返すことができます。