Verbundprojekt: Kommerzielles Multi-Skalen-Simulationswerkzeug für die Batterieforschung und -entwicklung; Teilprojekt: Kontinuumsmodell und Validierung

Ziel des Verbundvorhabens ist es, ein neues, marktführendes Multiskalen-Simulationswerkzeug für Batteriesysteme zu entwickeln - das "SimBa-Tool". Dabei sollen relevante Werkstoffparameter aus atomskaligen Simulationen gewonnen werden und dann in ein Kontinuumsmodell der gesamten Batteriezelle eingebunden werden. Die Software wird als kommerzielles Werkzeug für die mehrstufige Simulation von Batterien einschließlich detaillierter Anleitungen und einer grafischen Benutzeroberfläche an den Benutzer ausgeliefert. Um dabei eine möglichst hohe Anwenderorientiertheit zu gewährleisten, werden die unterstützenden Industriepartner eng in die Entwicklungs- und insbesondere die Testphasen eingebunden. Wir wollen mit unserem neuen Ansatz die atomare Modellierung zu einem Standardwerkzeug in der kommerziellen Batterie Forschung und Entwicklung machen. Das SimBa-Tool wird die Geschwindigkeit der Entwicklung neuer innovativer Batteriesysteme erhöhen und die Time-to-Market für neue, bessere und leistungsfähigere Batterien reduzieren. Ziel dieses Teilprojekts ist es dabei, einen Prototypen des Kontinuummodells zu erstellen, zu parametrieren und zu validieren. Dieser Prototyp wird an atomistische Simulationen gekoppelt und bildet die Grundlage des SimBa-Tools. Im AP 4 entwickelt das HIU den Prototyp eines Kontinuummodells einer Lithium-Ionen-Batteriezelle. Dieses Modell koppelt den Elektrolyttransport zwischen den Elektroden mit den elektrochemischen Reaktionen in Anode und Kathode. Das Modell wird mit Experimenten in AP 6 parametriert und validiert. Durch die nachfolgende Kopplung an atomistische Simulationen kann das Modell bei Veränderungen des Kathodenmaterials die Zellperformanz vorhersagen. Das HIU unterstützt QuantumWise bei der Implementierung des SimBa-Tools auf Basis des Prototyp. Abschließend führt das HIU eine Validierung des SimBa-Tools durch.