易来科得重磅发布ElectroderSIM®电极设计与工艺优化软件

近期，易来科得发布了电池研发软件工具链中的全新产品ElectroderSIM电极设计与工艺优化软件。 产品内置创新的电池非均相电化学模型，而不使用高度简化的P2D均相模型。全新的电池仿真体验，全面展现电极多孔或致密微观结构内部的离子浓度、电势、电流密度场。

核心模型：创新的非均相电极模型

传统的P2D模型已应用30余年，新材料应用、新工艺开发、固态电池对于离子通路与界面接触提出了更高的设计要求，使得传统模型难以满足电极精细化设计与制造的需求。创新的非均相电极模型可趋真地刻画颗粒尺寸分布与电池多孔结构，实现锂离子与电子浓度的固液分相模拟，更适用于解决精细化的电极设计与工艺优化问题。

传统的P2D模型

创新的非均相模型

特有输出：离子/电子浓度场可视化

载流子浓度场（包括锂离子浓度场与电子电流密度场）在电极固液混合多孔结构内部的分布，是非均相模型独有的重要输出。

载流子浓度场的时空演进规律，是解析电池性能瓶颈、定位电池设计缺陷的主要理论依据。

固相锂离子浓度场（Cs）

液相锂离子浓度场（Cl）

固相电势场（φs）

液相电势场（φl）

固相电流密度场（is）

液相电流密度场 (il)

实用功能

工艺模块：工艺缺陷或新工艺仿真

非均相电极模型可方便地刻画工艺缺陷或新工艺，ElectroderSIM首批上线工艺模块包含：复合正极、双层涂布/梯度造孔、涂布厚度不均（露箔/针眼），可计算上述工艺对于电池各类性能的影响。

实车工况：车路模型预测里程/能耗

内置车辆与道路环境模型，以及NEDC、WLTP、CATC等典型道路循环工况，将车速曲线转换为电池功率曲线，从而可仿真车辆续驶里程、百公里能耗、制动能量回收节能率等用户关心的车辆性能参数。让电芯用户更懂您的整车客户，帮助用户成功。

  
析锂定性与定量：输出过电位与析锂量

析锂是电池快充与交流加热的限制因素，本功能对析锂建立了工况全时间、电极全空间的定性/定量预测能力，是研究可快充电池设计、电池充电策略、电池交流自加热策略的好帮手。

【析锂定性判断】监控所有负极材料颗粒表面的析锂过电位，全区域判定是否发生析锂，并定位出最先析锂位置。

【析锂量计算】可计算得到全时间过程中的析锂总量，并计算出所有固液界面处析锂量的具体空间分布。

快充MAP：一键生成电池快充能力最大电流曲线

模块可针对所设计的电芯，一键式生成多个环境温度下的最大快充能力MAP，帮助用户快速丰富电池产品手册，并向后支持BMS充电策略研发。

典型案例

1. 超厚电极设计影响能量/功率

超厚电极设计显著提高了热力学能量密度，但功率性能变差

1) 超厚涂布（正极涂厚从63到100微米）将4680电池的热力学能量密度提高约6%；

2) 超厚涂布电极2C下的放电时间（可用容量）相比常规涂布厚度电池缩短5%;

3) 超厚涂布电极的液相锂离子浓度梯度显著增大。

2. 合理粒径的筛选与设计 

材料粒径选取影响电池性能，当合理降低粒径后，到达截止电压前的容量得到提升

将某电池负极石墨颗粒的D50从22μm降低到12μm后，进行1C放电对比，放电截止时刻的负极颗粒内部锂离子浓度残留显著降低，可用容量显著提高。

3. 复合正极中的不同主材利用率  

正极或负极活性材料由2种或以上组成时（多组分），在不同电压区间内使用，两种材料各自利用率不同

三元与铁锂两种正极材料以质量比7:3混合，可观察到复合材料电极的端电压线型变化，以及放电过程中两种材料各自的利用率情况。当质量混合比不同时，结果将随之变化。

4. 双层涂布、压密不同 

压实密度不同的双层涂布对电性能的影响

同种材料、双层涂布，A、B层的压实密度不同。靠近隔膜高压实（低孔隙率）设计下，正极靠近集流体侧液相浓度显著减小，浓差增大，进而引起放电极化增加。

5.涂布缺陷如何影响电池性能  

在涂布中存在的露箔、凹坑等将显著影响周边的电势场与离子浓度场，可能成为析锂的先发位置，并影响容量。

6. 装备某款电池的某EV产品：续驶里程、能耗、能量回收节能率 

内置电池-车辆-道路模型，对装备有某特定电池的EV车型，预测任意工况下的续驶里程、能耗、能量回收节能率 。

7. 析锂判定与计算  

某电池进行1.5C的CC-CV充电，可判断是否发生析锂，优先发生在哪个位置，并计算析锂量。

8. 一键生成电池快充MAP图 

计算某4680圆柱电池(NCA/SiC)在不同环境温度下的最大无析锂瞬时充电电流，并通过最大电流两侧的多段CC实验验证其有效性。

 

 

审核编辑：刘清