Batteries et piles à combustible à hydrogène
Favoriser la conception virtuelle de matériaux de batterie et de piles à combustible
Conception de matériaux de pointe visant à améliorer les performances des batteries
Les batteries lithium-ion ont radicalement transformé le stockage d'énergie, des appareils électroniques personnels à l'électrification continue des transports. Pour répondre aux demandes d'améliorations en matière de sécurité, de durée de vie des batteries et de densité d'énergie, il est nécessaire d'étudier de nouvelles options de matériaux de batterie, qu'il s'agisse des formulations d'électrolyte ou de la composition des cathodes et des anodes. La recherche explore également d'autres solutions qui bouleversent la conception des matériaux de batterie, notamment les électrolytes solides, voire le remplacement du lithium par d'autres métaux plus abondants tels que le sodium, le calcium et le magnésium.
Booster la conception d'une source d'énergie durable
BIOVIA Materials Studio est un outil pouvant servir à étudier les questions situées au cœur de la conception des matériaux et à se connecter directement aux simulations de piles et de blocs-batteries, créant le lien entre les choix de matériaux et les performances des batteries.
BIOVIA Materials Studio prend en charge la caractérisation et le développement de matériaux de batteries et de piles à combustible, qu'ils existent déjà ou pas. En l'associant au portefeuille étendu de Dassault Systèmes, les spécialistes des matériaux peuvent booster la conception d'une source et d'un stockage d'énergie durables, sûrs et fiables.
- Anode
- Cathode
- Électrolyte
- Piles à combustible à hydrogène et électrolyseurs
Anode
- Prédire la circulation et l'organisation des ions de lithium dans l'anode pendant les périodes de charge et de décharge
- Identifier les processus qui entraînent l'exfoliation du graphène et la détérioration globale de l'anode
- Étudier les facteurs contrôlant la croissance et la stabilisation de l'interface électrolyte solide
- Déterminer les mécanismes de dégradation des performances de la batterie à l'œuvre à l'échelle atomique, comme la formation de dendrites
Cathode
- Calculer la tension en circuit ouvert (OCV) de différents matériaux de cathode afin d'estimer les courbes de charge et de décharge
- Évaluer les modifications de la structure de la cathode pendant les cycles afin de déterminer son impact sur la capacité globale de la cathode
- Étudier et optimiser les interactions entre la surface de la cathode et divers revêtements
Électrolyte
- Calculer la diffusion des ions de lithium dans les électrolytes purs ou les mélanges
- Étudier la manière dont les molécules d'électrolyte sont décomposées et intégrées dans l'interface électrolyte solide au cours du fonctionnement
- Identifier les propriétés des additifs d'électrolyte afin d'évaluer leur influence sur les performances
- Prédire la viscosité des formulations d'électrolytes
- Prédire l'innocuité des électrolytes en fonction de différentes propriétés, telles que la pression de vapeur et le point d'éclair, en associant Materials Studio et COSMOtherm
Piles à combustible à hydrogène et électrolyseurs
- Optimiser la durabilité et les performances des membranes polymère grâce à des prédictions de morphologie et d'impact sur la diffusion des protons et la conductivité de l'eau
- Comprendre les mécanismes de dégradation des membranes
- Réduire les coûts en sélectionnant des matériaux d'électrode alternatifs
- Transmettre des données et des informations sur les matériaux aux modèles de simulation par éléments finis (SIMULIA Abaqus) et aux modèles de système (CATIA Dymola) d'assemblages de piles à combustible et d'électrolyseur
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