이번 호에서는 다양한 제품에 사용되는 리튬-이온 배터리의 성능 개선을 위해 HEEDS와 Battery Design Studio(BDS), STAR-CCM+ Battery Simulation Module(BSM) 등의 소프트웨어를 활용한 시뮬레이션 및 최적화 사례를 소개한다.

■ Gaetan Damblanc | 지멘스 PLM 소프트웨어

리튬-이온 배터리는 핸드폰, 카메라, 노트북, 자동차, 시계 및 최근에는 휴대용 호버보드까지 다양하게 사용되고 있다. 또한 선박이나 비행기와 같은 대형 시스템에서도 사용되고 있다.

오늘날 리튬-이온 배터리의 안전성과 고성능에 대한 수요는 매우 높다. 따라서 셀과 팩 제조업체들은 높은 에너지 밀도(또는 단위 에너지), 높은 전력 밀도(또는 단위 전력), 안전성, 수명주기 및 낮은

비용 등을 목표로 하고 있다.

이와 같은 목표들의 달성은 매우 어려운 일이다. 셀의 에너지, 전력 및 에너지-전력 밀도 향상 등은 사소한 문제가 아니다. 이와 같은 목표들은 많은 매개 변수를 수반한다. 이와 같은 문제들은 안전성과 성능 및 수명주기를 확보하기 위한 다양한 부하 패턴 및 조건에서의 배터리 팩 구축이나 온도 거동 제어에 있어서도 고려된다.

대형 셀과 팩 생산자들은 다양한 재료들을 조합하고 시험하고 검증하기 위해서는 많은 시간과 비용이 필요한 것을 알고 있다. 따라서 제조업체들은 신속한 설계 프로세스와 비용절감을 목표로 하여 노력하고 있다.

CAE는 매우 낮은 비용과 시간으로 실험 연구에 대한 여러 가지의 작업 테스트를 가능하게 할 수 있는 솔루션이다.

Battery Design Studio(BDS)는 셀 설계 및 테스트가 가능한 강력한 소프트웨어 플랫폼이다. STAR-CCM+ Battery Simulation Module(BSM)은 팩 설계를 위한 3차원 Electrothermal 모사가 가능하며, 또한 높은 정확도를 통해 xEV 등의 전기차에서 중요한 요소에 대한 복잡한 거동을 예측할 수 있다.