Ottenere di più dalla batteria con le simulazioni
Moderni strumenti di simulazione e tecniche di misurazione innovative per favorire l'ulteriore sviluppo delle celle a batteria per auto elettriche
I ricercatori dell'Istituto Fraunhofer per la matematica industriale ITWM utilizzano tecnologie innovative per concentrarsi sul comportamento delle batterie durante la carica e la scarica, sull'ottimizzazione della produzione delle batterie e sul loro invecchiamento. Utilizzano moderni strumenti di simulazione e tecniche di misurazione innovative per portare avanti l'ulteriore sviluppo delle celle delle batterie per le auto elettriche.
Gli elettrodi sono un componente centrale delle celle delle batterie. La struttura microscopica degli elettrodi ha un'influenza decisiva sul comportamento dell'intera cella della batteria. Il software di simulazione BEST del Fraunhofer ITWM consente di simulare in dettaglio la microstruttura tridimensionale degli elettrodi. Grazie a queste simulazioni, i nostri ricercatori ottengono importanti informazioni sul comportamento della cella della batteria: "Possiamo utilizzare queste conoscenze per prevedere il comportamento della cella durante la carica e la scarica e quindi effettuare ottimizzazioni mirate per migliorare le prestazioni e l'efficienza della batteria", spiega il Dr. Jochen Zausch, responsabile del team "Elettrochimica e Batterie".
Prevedere l'invecchiamento delle batterie con la simulazione
Le celle delle batterie invecchiano sia durante l'uso attivo che durante lo stoccaggio. Sono molti i fattori che influenzano il comportamento dell'invecchiamento. Ad esempio, le sollecitazioni meccaniche durante il funzionamento possono causare l'inattività di parti della cella che non contribuiscono più allo scambio di carica. Inoltre, si verificano reazioni chimiche collaterali che provocano una perdita di capacità e un aumento della resistenza interna, che ostacola le prestazioni. "Stiamo lavorando per comprendere meglio le celle e stiamo cercando di capire come rallentare questi particolari processi di invecchiamento per risparmiare risorse ed energia nella produzione di batterie a lungo termine", spiega il Dr. Falco Schneider, esperto di invecchiamento delle celle delle batterie. Diversi modelli di invecchiamento e metodi di analisi sono integrati nell'ultima versione del software BEST.
Ottimizzazione della produzione di batterie basata sulla simulazione
I ricercatori del Fraunhofer ITWM si concentrano anche sulla produzione di batterie, che viene portata avanti nell'ambito del progetto finanziato dal governo statale "Digitalization of Battery Cell Production to Create a Battery Twin for the Entire Product Life Cycle" (digitalizzazione della produzione di celle di batterie per creare un gemello della batteria per l'intero ciclo di vita del prodotto), o in breve DiBaZ. Un aspetto fondamentale è la simulazione e l'ottimizzazione delle fasi centrali della produzione di batterie, come la calandratura degli elettrodi, la bagnatura dell'elettrolita e la formazione delle celle della batteria o l'incapsulamento in schiuma delle celle all'interno di moduli per l'isolamento, utilizzando strumenti collaudati come FeelMath, FLUID e FOAM.
DiBaZ riunisce diverse aree di competenza del Fraunhofer ITWM per sviluppare un gemello digitale per tutte le fasi del processo di produzione delle batterie. "Grazie al lavoro svolto nell'ambito di questo progetto, possiamo offrire ai nostri partner industriali metodi e modelli che non solo simulano i processi di produzione delle batterie, ma consentono anche un controllo di qualità non distruttivo e includono la gestione dell'energia con un controllo predittivo", spiega il dottor Konrad Steiner, coordinatore del progetto.
Garanzia di qualità nella produzione di batterie
Il Fraunhofer ITWM ha inoltre sviluppato ulteriormente la sua tecnologia di misurazione a terahertz e offre nuove possibilità per l'ispezione del rivestimento degli elettrodi delle celle delle batterie. I sistemi di ispezione basati sulla radiazione terahertz sono metodi ottici senza contatto e non distruttivi. Soprattutto, sono completamente innocui per la salute. "I risultati dei test sulla tecnologia di misurazione terahertz sono promettenti e dimostrano il grande potenziale di questa tecnologia per la produzione di celle per batterie", afferma il Dr. Joachim Jonuscheit, vice capo del Dipartimento "Caratterizzazione dei materiali e test" presso il Fraunhofer ITWM.
Presentazione al Battery Show Europe 2025
Al Battery Show Europe 2025, che si terrà dal 3 al 5 giugno, gli esperti saranno presenti con una mostra sulla misurazione in linea dello spessore degli strati di rivestimento delle batterie. I ricercatori presenteranno anche gli ultimi sviluppi del nostro strumento di simulazione BEST e le possibilità di simulazione fisica delle celle e di simulazione dei processi di produzione delle batterie.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Altre notizie dal dipartimento scienza
