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優化電池生產過程

使用 Altair EDEM 預測壓延對提高電極性能的影響

     壓延是鋰離子電池電極生產的常見壓實工藝。它對電極（電池）的微觀結構有重大影響，從而對鋰離子電池電芯的電化學性能有重大影響。能夠全面控制壓實過程以實現性能優化的微觀結構具有決定性的重要性。該過程涉及壓實電極以獲得更好的粒子間依附性和電子連接;以及用於增加能量密度。

面臨的挑戰

  • 電極像是一個擁有上千個粒子的『黑箱』，製造者只能見其表面。
  • 現有的方法仰仗實驗性及錯誤，每個實驗都需要大量的準備時間
  • 材料昂貴且沒有混合比例的指引
  • 無法確定第三方預軋電極片所使用的力
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    解決方法面臨的挑戰

    • 獲得電極片完整的微觀結構理解，而非停留在認知表面。
    • 了解電極片的微觀架構如何影響壓延
    • 模擬不同加工條件與材料
    • 能夠掌控微觀結構來優化電極表現

    將Comparing scanning electron microscope (SEM掃描比較墊子微鏡)得到的圖像與EDEM模擬的圖像進行對比，
    顯示高度吻合EDEM建模的電極片。此外NMC 顆粒的 SEM 特寫圖像顯示 NMC 是嵌入粘合劑和炭黑模具中，
    證實了球形顆粒的假設是定性的驗證。

    David Schreiner, Research Associate, Technical University of Munich, iwb
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    (left to right) Generation of NMC-particles and binder-conductive-matrix; electrode section before compaction; electrode section after compaction
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    a) SEM-image NMC
    b) Screenshot of DEM modelled NMC electrode
    c) SEM-image 4000x zoom NMC
    Image source: TU Munich, iwb, David Schreiner

    所獲得的效益

    • 大幅降低鋰離子電池的生產成本
    • 減少實驗並更快地進行漸進式改進
    • 預測電極的直接性能
    • 提升整體電池能效
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