다음 프로토타입을 기다리지 않는 배터리 셀 설계

배터리 셀 설계는 셀을 구성하는 파라미터를 선택하는 과정입니다. 예를 들어 치수 및 형상, 전극 두께 및 로딩, 기공률, 입자 크기, 전해질, 층 구조, 탭 레이아웃 등이 포함됩니다. 목표는 에너지, 전력, 충전 시간, 수명, 비용을 동시에 달성하는 것입니다. 각 선택이 다른 요소에 영향을 미치기 때문에 이 작업은 흔히 예술이라고 불립니다.

전극이 두꺼울수록 단위 면적당 용량이 커져 셀에 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 그 대신 고전류 특성이 달라집니다. 이온이 더 긴 거리를 이동해야 하므로 부하 시 셀의 용량 손실이 커집니다. 따라서 면적 용량은 셀 설계자가 가장 먼저 결정하는 수치이며, 거의 모든 상충 관계가 이 값을 중심으로 전개됩니다.

이 방법은 마지막 시제품을 제외한 대부분의 시제품 제작을 대체합니다. 의미 있는 파라미터 변형에 대한 시뮬레이션 연구를 수행하고, 다음 시제품을 제작하여 검증한 후 반복합니다. 이미 올바르게 보이는 설계만 시제품으로 진행됩니다. 최종 설계는 항상 실제 셀로 검증됩니다.

원칙적으로는 답을 구할 수 있습니다. 그러나 실제로는 파라미터화에 수개월이 걸리고 단일 시뮬레이션 실행에 수 시간이 소요됩니다. 또한 모델의 유효성을 직접 검증해야 합니다. 이는 매우 어려운 작업입니다. 모델을 검증하는 것이 아니라 셀을 설계하는 것이 목적이지 않습니까? 따라서 전체 프로세스는 수천 가지 변형을 다루는 설계 루프에 적용하기에는 너무 느리고 오류가 발생하기 쉽습니다. Batemo Cell Designer를 갖춘 물리 기반 Batemo Cell Model은 수 초 내에 실행되어 이러한 문제를 해결합니다.

Batemo Cell Designer은 Batemo Cell Model를 기반으로 합니다. 검증된 198개 셀에서 Batemo Cell Model의 중앙값 편차는 검증 실험 대비 0.8 %입니다. Batemo Cell Designer는 이 정확도를 계승하지만, 설계가 검증된 시작점에서 멀어질수록 정확도가 낮아집니다. 이는 문제가 되지 않습니다. 예측이 부정확해질 가능성이 있을 때마다 다음 프로토타입을 제작하고 검증한 후 반복하면 됩니다.