Tirer le meilleur parti de la batterie grâce à des simulations
Des outils de simulation modernes et des techniques de mesure innovantes pour faire avancer le développement des cellules de batteries pour les voitures électriques
Les chercheurs de l'Institut Fraunhofer de mathématiques industrielles ITWM utilisent des technologies innovantes pour se concentrer sur le comportement des batteries pendant la charge et la décharge, l'optimisation de la production de batteries et le vieillissement des batteries. Ils utilisent des outils de simulation modernes et des techniques de mesure innovantes pour faire avancer le développement des cellules de batterie pour les voitures électriques.
Les électrodes sont un élément central des cellules de batterie. La structure microscopique des électrodes a une influence décisive sur le comportement de l'ensemble de la cellule de la batterie. Le logiciel de simulation BEST du Fraunhofer ITWM permet de simuler en détail la microstructure tridimensionnelle des électrodes. Grâce à ces simulations, nos chercheurs obtiennent des informations importantes sur le comportement de la cellule de la batterie : "Nous pouvons utiliser ces informations pour prédire le comportement de la cellule pendant la charge et la décharge, puis procéder à des optimisations ciblées afin d'améliorer les performances et l'efficacité de la batterie", explique le Dr Jochen Zausch, chef d'équipe de l'unité "Electrochimie et batteries".
Prévision du vieillissement des batteries par simulation
Les cellules des batteries vieillissent à la fois pendant leur utilisation active et pendant leur stockage. De nombreux facteurs influencent le comportement de vieillissement. Par exemple, le stress mécanique pendant le fonctionnement peut rendre certaines parties de la cellule inactives, de sorte qu'elles ne contribuent plus à l'échange de charge. En outre, des réactions chimiques secondaires se produisent, entraînant une perte de capacité et une augmentation de la résistance interne, ce qui nuit aux performances. "Nous nous efforçons de mieux comprendre les cellules et nous cherchons comment ralentir ces processus de vieillissement particuliers afin d'économiser des ressources et de l'énergie dans la production de batteries à long terme", explique le Dr Falco Schneider, expert en vieillissement des cellules de batteries. Plusieurs modèles de vieillissement et méthodes d'analyse sont intégrés dans la dernière version du logiciel BEST.
Optimisation par simulation de la production de batteries
Les chercheurs du Fraunhofer ITWM se concentrent également sur la production de batteries, qui fait l'objet d'un projet financé par le gouvernement de l'État, intitulé "Numérisation de la production de cellules de batterie pour créer une batterie jumelle pour l'ensemble du cycle de vie du produit", ou DiBaZ en abrégé. Un aspect essentiel est la simulation et l'optimisation des étapes centrales de la production de batteries, telles que le calandrage des électrodes, le mouillage de l'électrolyte et la formation des cellules de batterie ou l'encapsulation de la mousse des cellules dans des modules pour l'isolation, à l'aide d'outils éprouvés tels que FeelMath, FLUID et FOAM.
DiBaZ rassemble différents domaines d'expertise au Fraunhofer ITWM afin de développer un jumeau numérique pour toutes les étapes du processus de production de batteries. "Grâce aux travaux menés dans le cadre de ce projet, nous pouvons offrir à nos partenaires industriels des méthodes et des modèles qui non seulement simulent les processus de production de batteries, mais permettent également un contrôle qualité non destructif et incluent la gestion de l'énergie avec un contrôle prédictif", explique le Dr Konrad Steiner, coordinateur du projet.
Assurance qualité dans la production de batteries
Le Fraunhofer ITWM a également perfectionné sa technologie de mesure térahertz et offre de nouvelles possibilités d'inspection du revêtement des électrodes des cellules de batteries. Les systèmes d'inspection basés sur le rayonnement térahertz sont des méthodes optiques sans contact et non destructives. Plus important encore, ils sont totalement inoffensifs pour la santé. "Les résultats des tests sur la technologie de mesure térahertz sont prometteurs et montrent le grand potentiel de cette technologie pour la production de cellules de batteries", déclare le Dr Joachim Jonuscheit, chef adjoint du département "Caractérisation et essais des matériaux" au Fraunhofer ITWM.
Présentation au salon Battery Show Europe 2025
Lors du salon Battery Show Europe 2025, qui se tiendra du 3 au 5 juin, les experts seront représentés par une exposition sur la mesure en ligne de l'épaisseur des couches de revêtement des batteries. Les chercheurs présenteront également les derniers développements de notre outil de simulation BEST ainsi que les possibilités de simulation physique des cellules et de simulation des processus de production de batteries.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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