EDEM-Optistruct 2-Way Coupling for Battery

MikyungYang

EDEM-Optistruct 2-Way Coupling for Battery

EDEM은 선도적인 입자 해석(DEM) 소프트웨어로, 분말, 과립, 입자 물질의 거동을 정확히 모델링할 수 있습니다. Optistruct는 유한 요소 해석(FEA) 솔버로 구조 분석 및 최적화를 지원하며, 특히 복잡한 구조적 문제를 해결하는 데 강력합니다. 이 두 기술의 2-Way Coupling은 다음을 가능하게 합니다:

1. 입자-구조 간 실시간 상호작용 모델링.
2. 입자가 구조에 가하는 힘과 이에 따른 구조의 변형 시뮬레이션.
3. 구조 변형이 입자의 거동에 미치는 영향까지 분석.

EDEM-Optistruct 2-Way Coupling을 활용한 Battery Foil 변형 분석

리튬 이온 배터리는 오늘날 전기차, 스마트 기기, 에너지 저장 장치 등 다양한 분야에서 필수적인 역할을 하고 있습니다. 배터리 제조 과정에서 중요한 단계 중 하나는 전극 포일(foil)의 변형을 관리하는 것입니다. 포일 변형은 코팅, 조립 및 동작 중 배터리의 성능과 내구성에 직접적인 영향을 미칩니다. 이를 해결하기 위해 EDEM-Optistruct 2-Way Coupling 기술을 활용한 시뮬레이션이 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다.

Battery Foil 변형 분석의 필요성

배터리 제조 및 운영 과정에서 전극 포일은 다음과 같은 도전에 직면합니다:

• 코팅 중 포일 변형: 코팅 공정에서 가해지는 하중으로 인해 포일이 구부러지거나 주름이 생길 수 있습니다.
• 조립 과정에서의 압축 스트레스: 셀 조립 시 다층 구조의 압축으로 인해 포일에 영구 변형이 발생할 가능성이 있습니다.

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• 작동 중 팽창 및 수축: 배터리 충방전 과정에서 포일은 열적, 기계적 스트레스를 반복적으로 경험합니다.

이러한 문제를 해결하지 못하면 배터리의 수명 단축, 효율 저하, 안전성 문제로 이어질 수 있습니다. 따라서 포일 변형을 정확히 이해하고 설계를 최적화하는 것이 필수적입니다.

EDEM-Optistruct를 활용한 Battery Foil 시뮬레이션

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EDEM-Optistruct 2-Way Coupling은 배터리 포일 변형 문제를 해결하기 위한 혁신적인 접근 방식을 제공합니다. 이 기술을 통해 다음과 같은 분석이 가능합니다:

1. 코팅 공정 시뮬레이션
   • 코팅 공정 중 입자 물질(슬러리)이 포일에 미치는 하중을 분석.
   • 포일 표면의 응력 분포와 변형 정도를 시각화.
2. 조립 공정 최적화
   • 셀 압축 시 포일 변형과 스트레스 분포를 정밀하게 예측.
   • 포일 설계 및 조립 프로세스 개선을 위한 데이터 제공.
3. 충방전 주기 중 거동 분석
   • 온도 변화와 전기화학적 작용에 따른 포일의 팽창 및 수축 모델링.
   • 반복적인 변형이 포일의 피로에 미치는 영향 평가.

<Single layer of electrode>

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주요 이점

1. 정확한 데이터 기반 설계: 실험적으로 얻기 어려운 데이터를 시뮬레이션을 통해 확보.
2. 비용 및 시간 절감: 물리적 프로토타입 제작과 테스트를 최소화.
3. 제품 신뢰성 향상: 변형 분석을 통해 포일 설계를 최적화하고 배터리 성능을 향상.

결론

EDEM-Optistruct 2-Way Coupling은 배터리 제조 공정의 복잡한 물리적 상호작용을 이해하는 데 강력한 도구입니다. 특히 전극 포일의 변형 문제를 해결하기 위해 설계 최적화와 제조 공정 개선을 지원합니다. 이러한 기술을 활용하여 더욱 신뢰할 수 있는 배터리를 개발하고, 효율성과 안정성을 높일 수 있습니다.

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• Battery Design and Simulation Software
• Optimizing electronics manufacturing processes using Altair EDEM simulation
• DEM Analysis of Lithium Ion Battery Electrode Structures Under Differnt Calendering Conditions

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