[解析事例] スラリー塗工プロセス
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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）
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。
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