自主研發新一代電(diàn)池仿真技(jì)術(shù)，「易來(lái)科得(de)」緻力于仿真驅動電(diàn)池正向設計(jì)

       工業仿真軟件可(kě)以說是中國制(zhì)造業的“阿克琉斯之蹱”。即便是在中國強勢主導的锂電(diàn)産業中，電(diàn)池企業在設計(jì)仿真環節中普遍使用的也多(duō)是國外的CAE仿真軟件，如西門(mén)子的BDS、ANSYS的Fluent、COMSOL Multiphysics、Gamma TechnologiesGT-Autolion軟件等。

36氪近期接觸到的易來(lái)科得(de)是國內(nèi)一家(jiā)電(diàn)池CAE仿真設計(jì)工具軟件公司。公司在介觀電(diàn)極結構、電(diàn)化學機理(lǐ)模型、數(shù)值求解器(qì)、材料本征動力學參數(shù)數(shù)據庫等方面進行(xíng)理(lǐ)論和(hé)工程創新，自主研發了新一代電(diàn)池仿真設計(jì)技(jì)術(shù)，緻力于通(tōng)過仿真技(jì)術(shù)驅動電(diàn)池正向設計(jì)，為(wèi)電(diàn)池企業和(hé)車(chē)企提供更為(wèi)精準、高(gāo)效的電(diàn)池設計(jì)仿真解決方案。

突破電(diàn)池介觀尺度上(shàng)從顆粒到極片的正向設計(jì)仿真瓶頸

随着電(diàn)池設計(jì)對能量密度、功率密度、壽命及安全性的要求越來(lái)越高(gāo)，以人(rén)工經驗為(wèi)指導、實驗試錯的研發方式将逐漸無法滿足業界前沿設計(jì)需求。國外電(diàn)池CAE仿真軟件也因自身在電(diàn)化學仿真上(shàng)的技(jì)術(shù)局限性，隻能對新一代電(diàn)池設計(jì)提供十分有(yǒu)限的指導。要想突破這些(xiē)瓶頸就需要結合锂電(diàn)池電(diàn)化學模型的理(lǐ)論和(hé)工程創新來(lái)實現。

電(diàn)池仿真可(kě)分為(wèi)多(duō)個(gè)尺度，微觀上(shàng)的分子、原子尺度，介觀上(shàng)的活性材料顆粒到電(diàn)極極片尺度，宏觀上(shàng)的電(diàn)芯及模組再到電(diàn)池包的尺度。

前述其他軟件目前普遍采用的Newman P2D模型對電(diàn)極複雜微觀結構進行(xíng)了極大(dà)地簡化，沒有(yǒu)真實反映電(diàn)極微觀結構，無法刻畫(huà)載流子的真實運動，因此無法精确實現介觀上(shàng)顆粒到電(diàn)極尺度再到電(diàn)池單體(tǐ)的電(diàn)化學仿真，仿真結果與實際差異較大(dà)，無法真正指導電(diàn)芯設計(jì)。

易來(lái)科得(de)進一步深入電(diàn)池電(diàn)化學機理(lǐ)，自主研發電(diàn)化學模型，構建更為(wèi)精準的介觀電(diàn)極結構模型，以此可(kě)以更加精準地研究锂離子和(hé)電(diàn)子的傳輸過程、指導新一代電(diàn)池的設計(jì)開(kāi)發，包括設計(jì)新的電(diàn)極微觀結構和(hé)優化新的材料體(tǐ)系。

在構建介觀尺度真實電(diàn)極結構模型的基礎上(shàng)，易來(lái)科得(de)提出創新的電(diàn)化學模型，用來(lái)描述電(diàn)池內(nèi)部發生(shēng)的物理(lǐ)化學過程，并開(kāi)發了具有(yǒu)全自主知識産權的前處理(lǐ)器(qì)、數(shù)值求解器(qì)和(hé)後處理(lǐ)器(qì)，從而實現多(duō)物理(lǐ)場(chǎng)耦合仿真求解。

由此，易來(lái)科得(de)建立起了電(diàn)池性能與電(diàn)極結構以及工藝參數(shù)之間(jiān)模型化的表達，構建了相應的數(shù)學物理(lǐ)模型及仿真平台。比如在輸入電(diàn)池材料配方、正負極材料特征參數(shù)（如顆粒結構、粒徑分布、顆粒形貌等）、極片結構參數(shù)（如極片厚度、孔隙率等）之後，軟件就可(kě)以給出電(diàn)池電(diàn)性能、熱性能、析锂快充特性、老化壽命特性等的性能預測。

易來(lái)科得(de)仿真技(jì)術(shù)可(kě)預測性能

因此，電(diàn)池企業可(kě)以使用易來(lái)科得(de)仿真軟件來(lái)系統地指導材料選型與電(diàn)極、電(diàn)芯設計(jì)，實現參數(shù)化正向仿真設計(jì)。這将顯著提高(gāo)電(diàn)池企業的新産品開(kāi)發效率與研發能力，減少(shǎo)實驗測試次數(shù)，最多(duō)可(kě)将原本9~36月的研發周期縮短(duǎn)至3~6個(gè)月。

提升電(diàn)池正向設計(jì)能力需要從材料-結構-工藝-性能這個(gè)四面體(tǐ)關系出發。綜合來(lái)看，易來(lái)科得(de)的仿真軟件可(kě)以從材料、結構及工藝上(shàng)提供電(diàn)池性能提升方案。

現有(yǒu)電(diàn)池材料的性能天花(huā)闆完全沒有(yǒu)在實驗試錯的老舊(jiù)設計(jì)方法下被發揮出來(lái)，易來(lái)科得(de)建立了電(diàn)池正負極、導電(diàn)劑等材料的本征動力學參數(shù)數(shù)據庫，在化學體(tǐ)系不發生(shēng)重大(dà)革新情形下，盡可(kě)能在動力學層次發揮材料的理(lǐ)論上(shàng)限，為(wèi)電(diàn)池材料配方優化設計(jì)提供指導。

結構方面，易來(lái)科得(de)基于顆粒尺度的真實電(diàn)化學模型可(kě)以輔助不同材料體(tǐ)系下活性顆粒和(hé)電(diàn)極層的結構設計(jì)，極大(dà)地優化載流子的傳輸效率，全面提升電(diàn)芯性能。

易來(lái)科得(de)仿真軟件可(kě)以輸入接近70多(duō)種電(diàn)池設計(jì)及工藝參數(shù)，仿真模型描述将更為(wèi)精準，可(kě)以實現高(gāo)保真度的電(diàn)芯設計(jì)仿真。BOL測試狀态下，易來(lái)科得(de)電(diàn)芯性能預測仿真誤差在5%以內(nèi)。

基于豐富的電(diàn)化學機理(lǐ)模型庫，滿足不同領域電(diàn)池設計(jì)需求

針對不同領域的電(diàn)池設計(jì)需求，易來(lái)科得(de)可(kě)以提供更為(wèi)精準的設計(jì)優化方案。比如儲能領域對于電(diàn)池循環次數(shù)提出了更高(gāo)的要求，但(dàn)電(diàn)池壽命預測與優化一直是業界難題。

易來(lái)科得(de)在機理(lǐ)上(shàng)綜合考慮析锂、SEI成膜、産氣、界面阻抗增加等老化機理(lǐ)，建立電(diàn)化學-熱耦合的老化機理(lǐ)模型，并建立一系列電(diàn)化學偏微分方程組進行(xíng)求解，可(kě)以在多(duō)孔電(diàn)極模型中定位發生(shēng)老化過程的微觀位置，從而獲取影(yǐng)響電(diàn)池循環壽命的關鍵因素，提供電(diàn)極與電(diàn)芯尺度上(shàng)的設計(jì)優化方案。

電(diàn)池設計(jì)日益多(duō)元化，電(diàn)池設計(jì)仿真軟件需求将持續增長

從市場(chǎng)發展角度來(lái)看，随着全面電(diàn)動化從新能源汽車(chē)開(kāi)始延伸，未來(lái)不同場(chǎng)景、不同規格對于電(diàn)池性能的設計(jì)目标存在差異，各類電(diàn)池內(nèi)部“載流子傳輸通(tōng)道(dào)圖”的設計(jì)構造也會(huì)不同。因此，電(diàn)池未來(lái)的設計(jì)需求會(huì)更為(wèi)多(duō)元。這也就意味着企業對于第三方電(diàn)池設計(jì)仿真軟件的需求将會(huì)持續增長。

此外，車(chē)企和(hé)其他新玩家(jiā)不斷湧入動力電(diàn)池産業。特别是車(chē)企在介入電(diàn)池研發環節後，迫切需要通(tōng)過電(diàn)池技(jì)術(shù)創新來(lái)帶動整車(chē)性能提升，進而實現品牌差異化，因而對電(diàn)池材料、結構和(hé)工藝的創新設計(jì)需求十分迫切。

車(chē)企又因為(wèi)不具備電(diàn)池企業日積月累的深厚設計(jì)和(hé)工藝經驗，所以需要通(tōng)過新一代仿真軟件來(lái)實現電(diàn)池型号的快速設計(jì)，減少(shǎo)實驗試錯方法帶來(lái)的長周期高(gāo)成本投入，建立更為(wèi)高(gāo)效的研發能力體(tǐ)系。

總的來(lái)說，電(diàn)池仿真軟件無論是在理(lǐ)論創新上(shàng)還(hái)是數(shù)值模拟方法上(shàng)都存在拓展的空(kōng)間(jiān)，國內(nèi)電(diàn)池全産業鏈的龐大(dà)制(zhì)造規模優勢，以及潛在的測試、制(zhì)造數(shù)據規模優勢也都是國外所不具備的。此外，下遊市場(chǎng)主體(tǐ)持續增加，需求日益多(duō)元化。這些(xiē)有(yǒu)利因素為(wèi)易來(lái)科得(de)這樣的電(diàn)池CAE軟件公司提供了技(jì)術(shù)創新的空(kōng)間(jiān)和(hé)豐厚的發展土壤。

業務進展方面，易來(lái)科得(de)已與國內(nèi)頭部電(diàn)芯廠、整車(chē)廠開(kāi)展業務合作(zuò)，并在歐洲設立子公司，開(kāi)展相關業務活動。公司曾為(wèi)歐洲地區(qū)的一家(jiā)電(diàn)池超級工廠交付了一套完整的電(diàn)芯設計(jì)方案。

商業模式上(shàng)，易來(lái)科得(de)可(kě)以為(wèi)客戶交付仿真研發軟件平台或者完整的電(diàn)池設計(jì)方案，類似于半導體(tǐ)行(xíng)業中EDA軟件公司同時(shí)掌握軟件和(hé)IP。

未來(lái)産品規劃方面，易來(lái)科得(de)還(hái)會(huì)将仿真與測試融合起來(lái)，打造電(diàn)芯研發全流程數(shù)字化平台。