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[解析事例] スラリー塗工プロセス

事例カテゴリ
COGNAC / VSOP
MUFFIN
事例提供

スラリー塗工プロセス

目的と手法

燃料電池やリチウムイオン電池の性能向上のため、電極の作製プロセス(スラリーの塗工)中に起きている現象を解明することを目的としてビーズスプリングモデル(Kremer-Grestモデル)による粗視化分子動力学計算を行った。スラリーの蒸発プロセスの計算にはVSOPを用いた。また、その結果から得られる多孔質構造を用い、Muffin(有限差分法)による拡散、伝導性の評価を行った。

図1. 溶媒蒸発プロセスの解析(VSOP) 図1. 溶媒蒸発プロセスの解析(VSOP)

解析結果

VSOPを用いて蒸発プロセスのシミュレーションを行い、溶媒蒸発後の多孔質構造を得ることができた(図2)

また、その結果から粒子・ポリマー・空隙の構造を抽出し、その拡散性、伝導性の解析を行った(図3)。これらはそれぞれ、燃料電池やリチウムイオン電池における電子・イオン・ガスの拡散や伝導を模擬している。この結果から、電池性能向上のためにはポリマーの吸着性能を制御し、多孔質構造の最適化を行うことが必要であることが分かった。以上により、シミュレーションがメゾ構造の設計に適用可能であることを示した。

図2. 【結果】溶媒蒸発プロセス(VSOP) 図2. 【結果】溶媒蒸発プロセス(VSOP)

図3. 【結果】多孔質構造の拡散性能/伝導性能(Muffin) 図3. 【結果】多孔質構造の拡散性能/伝導性能(Muffin)
(左)異なるポリマー体積分率での比較、(右)微粒子へのポリマー吸着性能(高/低)での比較

This research used computational resources of the K computer provided by the RIKEN Advanced Institute for Computational Science through the HPCI System Research project (Project ID:hp150029).

HPCIシステム利用研究課題 利用報告書(課題番号 : hp150029)は、こちら をご参照ください。

HPCI Research Report Vol.3 (2018) 89-94

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