JP2014016724A - Packing structure simulation method, packing structure simulation equipment and computer program - Google Patents

Packing structure simulation method, packing structure simulation equipment and computer program Download PDF

Info

Publication number
JP2014016724A
JP2014016724A JP2012152682A JP2012152682A JP2014016724A JP 2014016724 A JP2014016724 A JP 2014016724A JP 2012152682 A JP2012152682 A JP 2012152682A JP 2012152682 A JP2012152682 A JP 2012152682A JP 2014016724 A JP2014016724 A JP 2014016724A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
particles
space
linear member
arranging
processing unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012152682A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriaki Nishino
典明 西野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2012152682A priority Critical patent/JP2014016724A/en
Publication of JP2014016724A publication Critical patent/JP2014016724A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reproduce a packing structure of particles and lineal members constructing a total solids battery.SOLUTION: A packing structure simulation method comprises: a mass point arrangement process arranging several mass points (200) on surfaces of each of several particles (100); a particle arrangement process respectively arranging several particles in a space (1) not to overlap mutually; a compression process compressing the space while setting repulsion working between mutual of several particles with a state that relative position between mutual of several mass points in each of several particles is fixed; and a lineal member arrangement process arranging lineal members (300) at random in the space compressed in the compression process.

Description

本発明は、ある空間内に充填された粒子及び線状部材の充填構造に係るシミュレーションを行う充填構造シミュレーション方法、充填構造シミュレーション装置、及びコンピュータプログラムの技術分野に関する。   The present invention relates to a technical field of a filling structure simulation method, a filling structure simulation apparatus, and a computer program for performing a simulation related to a filling structure of particles and linear members filled in a certain space.

例えばハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される電池の安全性の向上を図るため、固体電解質を用いた全固体電池の開発が進められている。このような全固体電池は、例えば活物質と電解質とが型に入れられた後に押し固められることによって作成される。   For example, in order to improve the safety of a battery mounted on a vehicle such as a hybrid car or an electric car, development of an all-solid battery using a solid electrolyte is being promoted. Such an all-solid battery is produced, for example, by pressing an active material and an electrolyte after they are put into a mold.

ところで、活物質等の粒子を取り扱う場合には、粒子の挙動を把握することが重要な課題の一つである。このような粒子の挙動の把握には、上述したような充填構造シミュレーション方法が利用されることが多い。   By the way, when dealing with particles such as active materials, it is one of the important issues to understand the behavior of the particles. In many cases, the above-described filling structure simulation method is used to grasp the behavior of particles.

この種の充填構造シミュレーション方法として、例えば、複数の粒子各々の表面に複数の質点を配置し、複数の粒子を相互に重ならないように空間に配置し、複数の粒子各々における複数の質点の相互間の相対位置が固定された状態で、複数の粒子の相互間に働く反発力を設定しつつ空間の圧縮を行う充填構造シミュレーション構造が知られている(特許文献1参照)。   As this type of packing structure simulation method, for example, a plurality of mass points are arranged on the surface of each of a plurality of particles, a plurality of particles are arranged in a space so as not to overlap each other, and a plurality of mass points in each of the plurality of particles are mutually connected. There is known a packed structure simulation structure that compresses a space while setting a repulsive force acting between a plurality of particles in a state where the relative position between them is fixed (see Patent Document 1).

尚、その他に本願発明に関連する先行技術文献として、特許文献2があげられる。   In addition, Patent Document 2 is cited as another prior art document related to the present invention.

特開2011−210526号公報JP 2011-210526A 特開平8−190576号公報JP-A-8-190576

一方で、全固体電池では、活物質間の結合性を高めるために、線状の導電補助材(例えば、VGCF:Vaper Grown Carbon Fiber)が導入されることがある。しかしながら、線状の導電補助材が導入された全固体電池に対して上述した特許文献1に開示された充填構造シミュレーション方法をそのまま適用すると、以下に示す技術的な問題点が生ずる。まず、導電補助材の形状が線状であるがゆえに、導電補助材の表面に複数の質点を好適に配置する(例えば、3次元的に配置する)ことが技術的に困難である。一方で、導電補助材の表面に複数の質点を等間隔で(例えば、2次元的に)配置したとしても、空間の圧縮を行う分子動力学演算が異常終了してしまうという技術的問題点が生ずる。というのも、導電補助材の表面に複数の質点を3次元的に配置することができないがゆえに、粒子の質点と導電補助材の質点とが過度に近づきすぎてしまい、その結果、分子動力学演算が破たんしてしまうからである。つまり、上述した特許文献1に開示された充填構造シミュレーション方法では、線状の導電補助材を、粒子と同等に取り扱うことが技術的に困難である。言い換えれば、線状の導電補助材を粒子と同等に取り扱いながら上述した特許文献1に開示された充填構造シミュレーション方法を実行することが技術的に困難である。   On the other hand, in an all-solid-state battery, a linear conductive auxiliary material (for example, VGCF: Vapor Growth Carbon Fiber) may be introduced in order to improve the bonding between active materials. However, if the filling structure simulation method disclosed in Patent Document 1 described above is applied as it is to an all-solid battery in which a linear conductive auxiliary material is introduced, the following technical problems arise. First, since the shape of the conductive auxiliary material is linear, it is technically difficult to appropriately arrange a plurality of mass points (for example, three-dimensionally) on the surface of the conductive auxiliary material. On the other hand, even if a plurality of mass points are arranged at equal intervals (for example, two-dimensionally) on the surface of the conductive auxiliary material, there is a technical problem that the molecular dynamics calculation for compressing the space ends abnormally. Arise. This is because the mass points of the particles and the conductive auxiliary material are too close to each other because a plurality of mass points cannot be three-dimensionally arranged on the surface of the conductive auxiliary material, resulting in molecular dynamics. This is because the calculation is broken. That is, in the filling structure simulation method disclosed in Patent Document 1 described above, it is technically difficult to handle a linear conductive auxiliary material in the same manner as particles. In other words, it is technically difficult to execute the filling structure simulation method disclosed in Patent Document 1 described above while handling a linear conductive auxiliary material equivalent to particles.

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、全固体電池を構成する粒子及び線状部材の充填構造を再現可能な充填構造シミュレーション方法、充填構造シミュレーション装置、及びコンピュータプログラムを提案することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, for example, and proposes a filling structure simulation method, a filling structure simulation apparatus, and a computer program capable of reproducing the filling structure of particles and linear members constituting an all-solid-state battery. The task is to do.

(充填構造シミュレーション方法)
<1>
本発明の充填構造シミュレーション方法は、上記課題を解決するために、複数の粒子各々の表面に複数の質点を配置する質点配置工程と、前記複数の粒子を相互に重ならないように空間に夫々配置する粒子配置工程と、前記複数の粒子各々における前記複数の質点の相互間の相対位置が固定された状態で、前記複数の粒子の相互間に働く反発力を設定しつつ、前記空間の圧縮を行う圧縮工程と、線状部材を、前記圧縮工程において圧縮された前記空間にランダムに配置する線状部材配置工程とを備える。
(Filling structure simulation method)
<1>
In order to solve the above problems, the packed structure simulation method of the present invention includes a mass point arranging step of arranging a plurality of mass points on the surface of each of a plurality of particles, and arranging the plurality of particles in a space so as not to overlap each other. The particle placement step, and setting the repulsive force acting between the plurality of particles in a state where the relative positions of the plurality of mass points in each of the plurality of particles are fixed, and compressing the space A compression step to be performed; and a linear member arranging step of randomly arranging the linear member in the space compressed in the compression step.

本発明の充填構造シミュレーション方法によれば、質点配置工程において、複数の粒子各々の表面に複数の質点が配置される。複数の質点の各々は、粒子の表面に任意に配置されてもよいが、等間隔に配置されることが好ましい。また、粒子の表面に配置される質点の個数は、後述する圧縮工程において粒子同士の重なりを回避するために、ある程度多いことが好ましい。一方で、粒子の表面に配置される質点の個数は、後述する圧縮工程における演算負荷を低減するために、過度に多くないことが好ましい。   According to the filling structure simulation method of the present invention, a plurality of mass points are arranged on the surface of each of the plurality of particles in the mass point arranging step. Each of the plurality of mass points may be arbitrarily arranged on the surface of the particle, but is preferably arranged at equal intervals. In addition, the number of mass points arranged on the surface of the particles is preferably large to some extent in order to avoid overlapping of the particles in the compression step described later. On the other hand, it is preferable that the number of mass points arranged on the surface of the particles is not excessively large in order to reduce the calculation load in the compression process described later.

粒子配置工程において、複数の粒子が相互に重ならないように空間に夫々配置される。ここで、「空間」は、複数の粒子各々の体積の合計である総体積よりも十分大きな容積を有するように設定されることが好ましい。尚、複数の粒子が相互に重ならないようにするには、例えば、複数の粒子各々の直径(粒子が楕円体である場合は、該楕円体の長軸)のうち最も長い直径よりも長い間隔を隔てて2つの粒子が隣り合うように、複数の粒子を等間隔で空間に夫々配置すればよい。   In the particle arranging step, the plurality of particles are arranged in the space so as not to overlap each other. Here, the “space” is preferably set to have a volume sufficiently larger than the total volume, which is the sum of the volumes of the plurality of particles. In order to prevent a plurality of particles from overlapping each other, for example, an interval longer than the longest diameter among the diameters of the plurality of particles (in the case where the particles are ellipsoids, the long axis of the ellipsoid). A plurality of particles may be arranged in the space at equal intervals so that two particles are adjacent to each other with a gap therebetween.

圧縮工程において、複数の粒子各々における複数の質点の相互間の相対位置が固定された状態で、複数の粒子の相互間に働く反発力が設定されつつ、空間の圧縮が行なわれる。ここで、「複数の粒子各々における複数の質点」とは、同一粒子の表面に配置された複数の質点を意味する。また、「複数の粒子各々における複数の質点の相互間の相対位置が固定された状態」とは、粒子が変形しないこと(即ち、粒子を剛体として扱うこと)を意味する。   In the compression step, the space is compressed while the repulsive force acting between the plurality of particles is set while the relative positions of the plurality of mass points in each of the plurality of particles are fixed. Here, “a plurality of mass points in each of a plurality of particles” means a plurality of mass points arranged on the surface of the same particle. Further, “a state in which the relative positions of a plurality of mass points in each of a plurality of particles are fixed” means that the particles do not deform (that is, the particles are treated as rigid bodies).

尚、「複数の粒子の相互間に働く反発力」としては、例えば、一の粒子の表面に配置された一の質点と、他の粒子の表面に配置された一の質点との間に、一の粒子と他の粒子とが相互に近づくと反発する2体力間ポテンシャルを設定すればよい。また、空間の圧縮は、例えば分子動力学演算等により行えばよい。   In addition, as "repulsive force acting between a plurality of particles", for example, between one mass point arranged on the surface of one particle and one mass point arranged on the surface of another particle, What is necessary is just to set the potential between two physical forces which repel when one particle and another particle approach each other. The space may be compressed by, for example, molecular dynamics calculation.

線状部材配置工程において、一又は複数の線状部材が空間に配置される。特に、一又は複数の線状部材は、圧縮工程において圧縮された空間(つまり、複数の粒子各々における複数の質点の相互間の相対位置が固定された状態で、複数の粒子の相互間に働く反発力を設定しつつ圧縮された空間)内に配置される。このとき、一又は複数の線状部材は、空間内にランダムに配置される。尚、一又は複数の線状部材がランダムに配置される(例えば、一定の規則性を有することなく配置される)がゆえに、配置後の一又は複数の線状部材の配置位置が一定の規則性を有していないことが好ましい。但し、一又は複数の線状部材がランダムに配置される結果、配置後の一又は複数の線状部材の配置位置が偶発的に一定の規則性を有してしまってよい。   In the linear member arranging step, one or a plurality of linear members are arranged in the space. In particular, the one or more linear members act between the plurality of particles in a space compressed in the compression process (that is, in a state where the relative positions of the plurality of mass points in each of the plurality of particles are fixed). It is arranged in a compressed space) while setting the repulsive force. At this time, the one or more linear members are randomly arranged in the space. In addition, since one or a plurality of linear members are randomly arranged (for example, arranged without having a certain regularity), the arrangement position of the one or more linear members after the arrangement is a constant rule. It is preferable that it does not have property. However, as a result of randomly arranging one or more linear members, the arrangement positions of the one or more linear members after the arrangement may accidentally have a certain regularity.

尚、「線状部材」とは、長手方向に延在する(言い換えれば、短手方向に延在しない)形状(つまり、線状の形状であり、言い換えれば、棒状の形状、直線状の形状、線分状の形状、又は曲線状の形状等)を有している部材を意味する。従って、「線状部材」には、2次元空間で定義される形状を有する部材(例えば、長さのみを有し且つ高さを有さない部材)のみならず、3次元空間で定義される形状を有する部材(例えば、長さ及び高さを有する部材)も含まれる。このような「線状部材」として、例えば、粒子(例えば、電池(例えば、全固体電池)の活物質等のモデルとなる粒子)間の結合性を補うための線状の導電補助材のモデルとなる線状部材が一例としてあげられる。   The “linear member” is a shape extending in the longitudinal direction (in other words, not extending in the short direction) (that is, a linear shape, in other words, a rod-like shape or a linear shape). , A line segment shape or a curved shape). Accordingly, the “linear member” is defined not only in a member having a shape defined in a two-dimensional space (for example, a member having only a length and not a height) but in a three-dimensional space. A member having a shape (for example, a member having a length and a height) is also included. As such a “linear member”, for example, a model of a linear conductive auxiliary material for supplementing the connectivity between particles (for example, particles serving as a model of an active material of a battery (for example, an all-solid battery)). An example of such a linear member is as follows.

本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、圧粉全固体電池は、活物質と電解質とを型に入れ圧力を加え、所定の密度となるまで押し固めることによって作成される。圧粉全固体電池が適切に充放電するためには、活物質と電極との間に導電性が確保されていることが好ましい。従って、活物質を構成する粒子間の結合性が重要となる。活物質を構成する粒子間の結合性は、粒子の形状や粒子の密度に影響を受ける。この影響を実験で解析するためには膨大な時間と費用がかかるため、該影響の解析には充填構造シミュレーション方法が用いられることが多い。しかしながら、圧縮後の空間に所定の密度まで粒子を配置しようとすると、粒子同士の重なりの発生等により、所定の密度を再現することが困難である。   According to the inventor's research, the following matters have been found. That is, an all-solid-state battery is produced by putting an active material and an electrolyte into a mold, applying pressure, and pressing and compacting to a predetermined density. In order to charge and discharge the compacted all-solid battery appropriately, it is preferable that conductivity is ensured between the active material and the electrode. Therefore, the connectivity between the particles constituting the active material is important. The connectivity between particles constituting the active material is affected by the shape of the particles and the density of the particles. Since it takes an enormous amount of time and money to analyze this influence by experiment, a filling structure simulation method is often used for the analysis of the influence. However, if particles are arranged to a predetermined density in the space after compression, it is difficult to reproduce the predetermined density due to the occurrence of overlapping of particles.

しかるに本発明では、実際の圧粉全固体電池の製造工程を模擬して、粒子配置工程において、複数の粒子が相互に重ならないように空間に夫々配置され、その後、圧縮工程において、複数の粒子各々における複数の質点の相互間の相対位置が固定された状態で、複数の粒子の相互間に働く反発力が設定されつつ、空間の圧縮が行われる。ここで、質点配置工程において、予め、複数の粒子各々の表面に複数の質点が配置されているので、空間の圧縮が行われる際に、粒子同士が相互に重なることを回避することができる。このように、本発明では、実際の圧粉全固体電池の製造工程を模擬すると共に、粒子の重なりを回避した上で粒子間反発力を考慮したシミュレーションを行っているので、全固体電池を構成する粒子の充填構造を精度よく再現することができる。   However, in the present invention, the manufacturing process of an actual powder all-solid battery is simulated, and in the particle placement process, a plurality of particles are arranged in a space so that they do not overlap with each other. The space is compressed while the repulsive force acting between the plurality of particles is set while the relative positions of the plurality of mass points in each are fixed. Here, in the mass point arranging step, since a plurality of mass points are arranged in advance on the surfaces of the plurality of particles, it is possible to avoid the particles from overlapping each other when the space is compressed. In this way, in the present invention, the simulation process of an actual compacted all-solid battery is simulated, and the simulation is performed in consideration of the repulsive force between particles while avoiding the overlapping of the particles. The particle filling structure can be accurately reproduced.

加えて、本発明では、粒子とは異なる線状部材は、圧縮した後の空間に配置される。つまり、本発明では、線状部材の表面に複数の質点が配置されることはなく且つ当該線状部材が配置された後に空間が圧縮されることはない。このため、本発明では、圧縮工程における分子動力学演算は、粒子のみを対象として行われる。言い換えれば、本発明では、圧縮工程における分子動力学演算が、線状部材を対象として行われることがない。従って、線状部材を圧縮後の空間に配置したとしても、圧縮工程における分子動力演算が破たんしてしまうおそれがなくなる。従って、本発明によれば、粒子及び線状部材の充填構造を再現可能な充填構造シミュレーション方法が実現される。   In addition, in this invention, the linear member different from particle | grains is arrange | positioned in the space after compressing. That is, in the present invention, a plurality of mass points are not arranged on the surface of the linear member, and the space is not compressed after the linear member is arranged. For this reason, in this invention, the molecular dynamics calculation in a compression process is performed only for particle | grains. In other words, in the present invention, the molecular dynamics calculation in the compression process is not performed on the linear member. Therefore, even if the linear member is arranged in the space after compression, there is no possibility that the molecular power calculation in the compression process is broken. Therefore, according to the present invention, a filling structure simulation method capable of reproducing the filling structure of particles and linear members is realized.

<2>
本発明の充填構造シミュレーション方法の他の態様では、前記複数の粒子及び前記線状部材が配置された前記空間を用いて、前記線状部材の存在を考慮した前記複数の粒子の結合性を評価する評価工程を更に備える。
<2>
In another aspect of the filling structure simulation method of the present invention, the connectivity of the plurality of particles in consideration of the presence of the linear member is evaluated using the space in which the plurality of particles and the linear member are arranged. An evaluation step is further provided.

この態様によれば、圧縮工程における分子動力演算が破たんすることなく得られた空間(つまり、複数の粒子及び線状部材が配置され且つ圧縮された空間)を用いて、複数の粒子及び線状部材の結合性(つまり、線状部材によって補われている粒子間の結合性)が評価される。   According to this aspect, using the space obtained without breaking the molecular power calculation in the compression step (that is, the space in which the plurality of particles and the linear member are arranged and compressed), the plurality of particles and the linear shape are obtained. The connectivity of the member (that is, the connectivity between the particles supplemented by the linear member) is evaluated.

(充填構造シミュレーション装置)
<3>
本発明の充填構造シミュレーション装置は、複数の粒子各々の表面に複数の質点を配置する質点配置手段と、前記複数の粒子を相互に重ならないように空間に夫々配置する粒子配置手段と、前記複数の粒子各々における前記複数の質点の相互間の相対位置が固定された状態で、前記複数の粒子の相互間に働く反発力を設定しつつ、前記空間の圧縮を行う圧縮手段と、線状部材を、前記圧縮工程において圧縮された前記空間にランダムに配置する線状部材配置手段とを備える。
(Filling structure simulation device)
<3>
The packed structure simulation apparatus according to the present invention includes a mass arrangement unit that arranges a plurality of mass points on the surface of each of a plurality of particles, a particle arrangement unit that arranges the plurality of particles in a space so as not to overlap each other, and the plurality A compression means for compressing the space while setting a repulsive force acting between the plurality of particles in a state where the relative positions of the plurality of mass points in each of the particles are fixed; and a linear member Are arranged at random in the space compressed in the compression step.

本発明の充填構造シミュレーション装置によれば、質点配置手段は、上述した質点配置工程において行われる動作を行う。粒子配置手段は、上述した粒子配置工程において行われる動作を行う。圧縮手段は、上述した圧縮工程において行われる動作を行う。線状部材配置手段は、上述した線状部材配置工程において行われる動作を行う。従って、本発明の充填構造シミュレーション装置は、上述した本発明の充填構造シミュレーション方法が享受する各種効果と同様の効果を享受することができる。   According to the filling structure simulation apparatus of the present invention, the mass point arranging means performs the operation performed in the above-described mass point arranging step. The particle arranging means performs the operation performed in the particle arranging step described above. The compression means performs an operation performed in the compression process described above. A linear member arrangement | positioning means performs the operation | movement performed in the linear member arrangement | positioning process mentioned above. Therefore, the filling structure simulation apparatus of the present invention can enjoy the same effects as the various effects enjoyed by the above-described filling structure simulation method of the present invention.

尚、上述した本発明の充填構造シミュレーション方法が採用し得る各種態様に対応して、本発明の充填構造シミュレーション装置もまた、各種態様を採用してもよい。   Incidentally, in response to various aspects that can be adopted by the above-described filling structure simulation method of the present invention, the filling structure simulation apparatus of the present invention may also adopt various aspects.

(コンピュータプログラム)
<4>
本発明のコンピュータプログラムは、コンピュータに、複数の粒子各々の表面に複数の質点を配置する質点配置工程と、前記複数の粒子を相互に重ならないように空間に夫々配置する粒子配置工程と、前記複数の粒子各々における前記複数の質点の相互間の相対位置が固定された状態で、前記複数の粒子の相互間に働く反発力を設定しつつ、前記空間の圧縮を行う圧縮工程と、線状部材を、前記圧縮工程において圧縮された前記空間にランダムに配置する線状部材配置工程とを実行させる。
(Computer program)
<4>
The computer program of the present invention includes a mass point arranging step of arranging a plurality of mass points on the surface of each of a plurality of particles, a particle arranging step of arranging the plurality of particles in a space so as not to overlap each other, A compression step of compressing the space while setting a repulsive force acting between the plurality of particles in a state where the relative positions of the plurality of mass points in each of the plurality of particles are fixed; The linear member arrangement | positioning process which arrange | positions a member at random in the said space compressed in the said compression process is performed.

本発明のコンピュータプログラムによれば、上述した質点配置工程、粒子配置工程、圧縮工程及び線状部材配置工程がコンピュータによって実行される。このとき、当該コンピュータプログラムが記録された記録媒体がコンピュータにローディングされてもよい。或いは、当該コンピュータプログラムがネットワークを介してコンピュータにダウンロードされてもよい。その結果、本発明のコンピュータプログラムによって、上述した本発明の充填構造シミュレーション方法が享受する各種効果と同様の効果が実現される。   According to the computer program of the present invention, the above-described mass point arranging step, particle arranging step, compression step, and linear member arranging step are executed by a computer. At this time, a recording medium on which the computer program is recorded may be loaded on the computer. Alternatively, the computer program may be downloaded to a computer via a network. As a result, the computer program of the present invention realizes the same effects as the various effects enjoyed by the above-described filling structure simulation method of the present invention.

尚、上述した本発明の充填構造シミュレーション方法が採用し得る各種態様に対応して、本発明のコンピュータプログラムもまた、各種態様を採用してもよい。   Incidentally, the computer program of the present invention may also adopt various aspects in response to the various aspects that the above-described filling structure simulation method of the present invention can adopt.

本発明の作用及び他の利得は次に説明する、発明を実施するための形態から更に明らかにされる。   The operation and other advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the preferred embodiments.

本実施形態の充填構造シミュレーション装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the filling structure simulation apparatus of this embodiment. 本実施形態の充填構造シミュレーション装置の動作の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of operation | movement of the filling structure simulation apparatus of this embodiment. 本実施形態の充填構造シミュレーション装置によって実現される充填構造モデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the filling structure model implement | achieved by the filling structure simulation apparatus of this embodiment. 圧縮した後であって且つ線状部材が配置された後の空間(充填構造モデル)の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the space (filling structure model) after compressing and after a linear member is arrange | positioned. 圧縮した後であって且つ線状部材を配置される前の空間(充填構造モデル)の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the space (filling structure model) after compressing and before arrange | positioning a linear member.

以下、本実施形態の充填構造シミュレーション装置を、図面に基づいて説明する。   Hereinafter, the filling structure simulation apparatus of the present embodiment will be described with reference to the drawings.

(1)充填構造シミュレーション装置の構成
はじめに、図1を参照して、本実施形態の充填構造シミュレーション装置10の構成について説明する。図1は、本実施形態の充填構造シミュレーション装置10の構成を示すブロック図である。
(1) Configuration of Filling Structure Simulation Device First, the configuration of the filling structure simulation device 10 of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a filling structure simulation apparatus 10 of the present embodiment.

図1に示すように、本実施形態の充填構造シミュレーション装置10は、CPU(Central Processing Unit)11と、メモリ12とを備える。   As shown in FIG. 1, the filling structure simulation apparatus 10 according to the present embodiment includes a CPU (Central Processing Unit) 11 and a memory 12.

CPU11は、質点配置処理部111と、粒子配置処理部112と、圧縮処理部113と、線状部材配置処理部114と、評価処理部115を備える。質点配置処理部111、粒子配置処理部112、圧縮処理部113、線状部材配置処理部114及び評価処理部115は、例えば専用のICチップ等によって物理的に実現されてもよい。或いは、質点配置処理部111、粒子配置処理部112、圧縮処理部113、線状部材配置処理部114及び評価処理部115は、例えば、CPU11上で動作するコンピュータプログラム(言い換えれば、ソフトウェア)によって論理的に実現されてもよい。   The CPU 11 includes a mass point arrangement processing unit 111, a particle arrangement processing unit 112, a compression processing unit 113, a linear member arrangement processing unit 114, and an evaluation processing unit 115. The mass point arrangement processing unit 111, the particle arrangement processing unit 112, the compression processing unit 113, the linear member arrangement processing unit 114, and the evaluation processing unit 115 may be physically realized by, for example, a dedicated IC chip. Alternatively, the mass point arrangement processing unit 111, the particle arrangement processing unit 112, the compression processing unit 113, the linear member arrangement processing unit 114, and the evaluation processing unit 115 are logically executed by a computer program (in other words, software) that operates on the CPU 11, for example. May be realized.

尚、質点配置処理部111、楕円体配置処理部112、圧縮処理部113、線状部材配置処理部114及び評価処理部115の夫々の動作については、後に図2を参照しながら詳述するため、ここでの説明を省略する。   The operations of the mass point arrangement processing unit 111, the ellipsoid arrangement processing unit 112, the compression processing unit 113, the linear member arrangement processing unit 114, and the evaluation processing unit 115 will be described in detail later with reference to FIG. The description here is omitted.

メモリ12は、充填構造シミュレーション装置10におけるデータ処理全般において使用されるRAM領域や、CPU11を動作させるためのコンピュータプログラムが格納されるROM領域を含んでいる。尚、CPU11を動作させるためのコンピュータプログラムは、メモリ12に格納されることに加えて又は代えて、充填構造シミュレーション装置10に対して着脱可能なリムーバブルメディアに格納されていてもよいし、ネットワークを介して充填構造シミュレーション装置10に供給されてもよい。   The memory 12 includes a RAM area used in general data processing in the filling structure simulation apparatus 10 and a ROM area in which a computer program for operating the CPU 11 is stored. In addition to or instead of being stored in the memory 12, the computer program for operating the CPU 11 may be stored in a removable medium removable from the filling structure simulation apparatus 10, or a network Via the filling structure simulation device 10.

(2)充填構造シミュレーション装置の動作
続いて、図2及び図3を参照しながら、本実施形態の充填構造シミュレーション装置10の動作の流れについて説明する。図2は、本実施形態の充填構造シミュレーション装置10の動作の流れを示すフローチャートである。図3は、本実施形態の充填構造シミュレーション装置10によって実現される充填構造モデルを示す説明図である。
(2) Operation of Filling Structure Simulation Device Next, an operation flow of the filling structure simulation device 10 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a flowchart showing an operation flow of the filling structure simulation apparatus 10 of the present embodiment. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a filling structure model realized by the filling structure simulation apparatus 10 of the present embodiment.

図2に示すよう、まず、質点配置処理部111は、圧粉全固体電池を構成する活物質を模擬した粒子200を複数個生成する(ステップS101)。以下では、粒子200の一例である楕円体210を用いた説明を進める。   As shown in FIG. 2, the mass point arrangement processing unit 111 first generates a plurality of particles 200 simulating the active material constituting the green compact solid-state battery (step S <b> 101). In the following, an explanation using an ellipsoid 210 which is an example of the particle 200 will proceed.

質点配置処理部111は、例えば、楕円体210の各種パラメータ(例えば、楕円体210の長軸半径、当該長軸半径の標準偏差、楕円体210のアスペクト比、当該アスペクト比の標準偏差及び楕円体210の個数等のうちの少なくとも一つ)を指定することで、楕円体210を生成してもよい。尚、質点配置処理部111は、楕円体210の各種パラメータの値として、実際の活物質の各種パラメータを測定することで得られる値を用いてもよい。或いは、質点配置処理部111は、楕円体210の各種パラメータの値として、解析者(即ち、充填構造シミュレーション装置10のユーザ)が恣意的に決定した値を用いてもよい。   The mass point arrangement processing unit 111 is, for example, various parameters of the ellipsoid 210 (for example, the major axis radius of the ellipsoid 210, the standard deviation of the major axis radius, the aspect ratio of the ellipsoid 210, the standard deviation of the aspect ratio, and the ellipsoid). The ellipsoid 210 may be generated by designating at least one of the number 210 or the like. The mass point arrangement processing unit 111 may use values obtained by measuring various parameters of the actual active material as values of the various parameters of the ellipsoid 210. Alternatively, the mass point arrangement processing unit 111 may use values arbitrarily determined by an analyst (that is, the user of the filling structure simulation device 10) as values of various parameters of the ellipsoid 210.

続いて、質点配置処理部111は、図3(a)に示すように、ステップS101で生成した複数の楕円体210の夫々の表面に、複数の質点211を配置する(ステップS102)。このとき、質点配置処理部111は、複数の質点211が等間隔で配列するように、複数の質点211を配置することが好ましい。但し、質点配置処理部111は、複数の質点211が任意の態様で配列するように、複数の質点211を配置してもよい。   Subsequently, as shown in FIG. 3A, the mass point arrangement processing unit 111 arranges a plurality of mass points 211 on the respective surfaces of the plurality of ellipsoids 210 generated in step S101 (step S102). At this time, it is preferable that the mass point arrangement processing unit 111 arranges the plurality of mass points 211 so that the plurality of mass points 211 are arranged at equal intervals. However, the mass point arrangement processing unit 111 may arrange the plurality of mass points 211 such that the plurality of mass points 211 are arranged in an arbitrary manner.

尚、複数の楕円体210の夫々の表面に配置される複数の質点211は、後述する圧縮処理部113の動作で使用される。尚、圧縮時における複数の楕円体210同士の重なりを回避するためには、複数の質点211の間隔は狭いほうが好ましい。一方で、複数の質点211の間隔が狭くなればなるほど、各楕円体210の表面に配置される質点211の数が増加するがゆえに、圧縮処理部113の動作(つまり、分子動力学演算)に費やされる時間が長くなる。このため、各楕円体210の表面に配置される質点211の数は、例えば、要求されるシミュレーション結果の精度や解析時間等に応じて適宜調整されることが好ましい。   The plurality of mass points 211 arranged on the respective surfaces of the plurality of ellipsoids 210 are used in the operation of the compression processing unit 113 described later. In order to avoid overlapping of the plurality of ellipsoids 210 during compression, it is preferable that the intervals between the plurality of mass points 211 are narrow. On the other hand, since the number of the mass points 211 arranged on the surface of each ellipsoid 210 increases as the interval between the plurality of mass points 211 decreases, the operation of the compression processing unit 113 (that is, molecular dynamics calculation) is increased. Longer time is spent. For this reason, it is preferable that the number of the mass points 211 arranged on the surface of each ellipsoid 210 is appropriately adjusted according to, for example, required accuracy of the simulation result, analysis time, and the like.

続いて、粒子配置処理部112は、図3(b)に示すように、複数の楕円体210の夫々が相互に重ならないように、複数の楕円体210を空間1内に配置する(ステップS103)。尚、複数の楕円体210同士の重なりの発生を回避するためには、粒子配置処理部112は、例えば、ステップS101で生成した複数の楕円体210の夫々の長軸半径のうち最も長い長軸半径よりも長い間隔を隔てて隣り合う2つの楕円体210が配置されるように、複数の楕円体210を配置すればよい。   Subsequently, as shown in FIG. 3B, the particle arrangement processing unit 112 arranges the plurality of ellipsoids 210 in the space 1 so that the plurality of ellipsoids 210 do not overlap each other (step S103). ). In order to avoid the occurrence of overlapping of the plurality of ellipsoids 210, the particle arrangement processing unit 112, for example, has the longest major axis among the major axis radii of the plurality of ellipsoids 210 generated in step S101. A plurality of ellipsoids 210 may be arranged such that two ellipsoids 210 adjacent to each other with a longer interval than the radius are arranged.

続いて、圧縮処理部113は、図3(c)に示すように、複数の楕円体210が配置された空間1を圧縮することで、所定の密度を有する空間1’を生成する(ステップS104)。特に、圧縮処理部113は、複数の楕円体210の夫々の表面に配置された複数の質点211の相対位置が固定された状態で(即ち、複数の楕円体210の夫々を剛体として取り扱いながら)、空間1を圧縮する。更に、圧縮処理部113は、複数の質点211間に反発の2体力間ポテンシャルを設定しつつ、空間1を圧縮する。ここで、圧縮後の空間1’の容積は、例えば、複数の楕円体210各々の体積の合計である楕円体総体積と、予め設定された体積密度とにより決定される。尚、ステップS104では、楕円体210の運動速度を低下させることで、楕円体210同士の重なりを回避するために系の温度が冷却される。   Subsequently, as shown in FIG. 3C, the compression processing unit 113 compresses the space 1 in which the plurality of ellipsoids 210 are arranged, thereby generating a space 1 ′ having a predetermined density (step S104). ). In particular, the compression processing unit 113 is in a state where the relative positions of the plurality of mass points 211 arranged on the respective surfaces of the plurality of ellipsoids 210 are fixed (that is, while handling each of the plurality of ellipsoids 210 as a rigid body). , Compress space 1. Further, the compression processing unit 113 compresses the space 1 while setting a repulsive potential between two physical forces between the plurality of mass points 211. Here, the volume of the space 1 ′ after compression is determined by, for example, an ellipsoid total volume that is the sum of the volumes of the plurality of ellipsoids 210 and a preset volume density. In step S104, the system temperature is cooled in order to avoid overlapping of the ellipsoids 210 by reducing the motion speed of the ellipsoids 210.

続いて、線状部材配置処理部114は、圧粉全固体電池を構成する線状の導電補助材(例えば、VGCF:Vapor Grown Carbon Fiber)を模擬した線状部材300を複数個生成する(ステップS105)。但し、線状部材配置処理部114は、単一の線状部材300を生成してもよい。但し、複数の楕円体210の結合性を向上させるために線状部材300が用いられる(つまり、線状部材300の数が多くなるほど複数の楕円体210の結合性が向上しやすくなる)ことを考慮すれば、線状部材配置処理部114は、複数の線状部材300を生成することが好ましい。   Subsequently, the linear member arrangement processing unit 114 generates a plurality of linear members 300 simulating a linear conductive auxiliary material (for example, VGCF: Vapor Growth Carbon Fiber) constituting the compacted all solid state battery (step) S105). However, the linear member arrangement processing unit 114 may generate a single linear member 300. However, the linear member 300 is used to improve the connectivity of the plurality of ellipsoids 210 (that is, the connectivity of the plurality of ellipsoids 210 is easily improved as the number of the linear members 300 increases). In consideration, it is preferable that the linear member arrangement processing unit 114 generates a plurality of linear members 300.

線状部材配置処理部114は、例えば、線状部材300の各種パラメータ(例えば、線状部材300の長手方向(言い換えれば、延在方向)の長さ、当該長さの標準偏差及び線状部材300の個数等のうちの少なくとも一つ)を指定することで、線状部材300を生成してもよい。尚、線状部材配置処理部114は、線状部材300の各種パラメータの値として、実際の導電補助材の各種パラメータを測定することで得られる値を用いてもよい。或いは、線状部材配置処理部114は、線状部材300の各種パラメータの値として、解析者(即ち、充填構造シミュレーション装置10のユーザ)が恣意的に決定した値を用いてもよい。   The linear member arrangement processing unit 114 is, for example, various parameters of the linear member 300 (for example, the length in the longitudinal direction of the linear member 300 (in other words, the extending direction), the standard deviation of the length, and the linear member. The linear member 300 may be generated by designating at least one of the number of 300 or the like. In addition, the linear member arrangement | positioning process part 114 may use the value obtained by measuring the various parameters of an actual conductive auxiliary material as the value of the various parameters of the linear member 300. FIG. Or the linear member arrangement | positioning process part 114 may use the value which the analyst (namely, user of the filling structure simulation apparatus 10) arbitrarily determined as the value of the various parameters of the linear member 300. FIG.

続いて、線状部材配置処理部114は、図3(d)に示すように、ステップS104で生成した複数の線状部材300を、圧縮された空間1’内にランダムに配置する(ステップS106)。このとき、線状部材配置処理部114は、複数の線状部材300が相互に重ならないように、複数の線状部材300を配置してもよい。或いは、線状部材配置処理部114は、複数の線状部材300のうちの少なくとも一部が相互に重なるように、複数の線状部材300を配置してもよい。或いは、線状部材配置処理部114は、複数の線状部材300が複数の楕円体210と相互に重ならないように、複数の線状部材300を配置してもよい。或いは、線状部材配置処理部114は、複数の線状部材300のうちの少なくとも一部が複数の楕円体210のうちの少なくとも一部と相互に重なるように、複数の線状部材300を配置してもよい。いずれにせよ、線状部材配置処理部114は、複数の線状部材300を、圧縮後の空間1’にランダムに配置すればよい。   Subsequently, as shown in FIG. 3D, the linear member arrangement processing unit 114 randomly arranges the plurality of linear members 300 generated in step S104 in the compressed space 1 ′ (step S106). ). At this time, the linear member arrangement processing unit 114 may arrange the plurality of linear members 300 so that the plurality of linear members 300 do not overlap each other. Or the linear member arrangement | positioning process part 114 may arrange | position the some linear member 300 so that at least one part of the some linear member 300 may mutually overlap. Or the linear member arrangement | positioning process part 114 may arrange | position the several linear member 300 so that the several linear member 300 may not mutually overlap with the some ellipsoid 210. FIG. Alternatively, the linear member arrangement processing unit 114 arranges the plurality of linear members 300 so that at least a part of the plurality of linear members 300 overlaps at least a part of the ellipsoids 210. May be. In any case, the linear member arrangement processing unit 114 may arrange a plurality of linear members 300 at random in the compressed space 1 ′.

尚、線状部材配置処理部114は、一定の法則に従って複数の線状部材300を圧縮後の空間1’に配置してもよい。例えば、線状部材配置処理部114は、複数の楕円体210の結合性を向上させるという観点から導かれる複数の線状部材300の好適な配置位置を特定する一定の法則に従って、複数の線状部材300を圧縮後の空間1’に配置してもよい。   In addition, the linear member arrangement | positioning process part 114 may arrange | position the several linear member 300 in the space 1 'after compression according to a fixed law. For example, the linear member arrangement processing unit 114 follows a certain rule that specifies a suitable arrangement position of the plurality of linear members 300 derived from the viewpoint of improving the connectivity of the plurality of ellipsoids 210. The member 300 may be disposed in the space 1 ′ after compression.

続いて、評価処理部115は、上述したステップS101からステップS105の処理の結果得られる充填構造モデル(図3(d)参照)を用いて、線状部材300の存在を考慮しながら、複数の楕円体210間の結合性を評価する(ステップS107)。   Subsequently, the evaluation processing unit 115 uses the filling structure model (see FIG. 3D) obtained as a result of the processing from Step S101 to Step S105 described above, while considering the presence of the linear member 300, a plurality of The connectivity between the ellipsoids 210 is evaluated (step S107).

ここで、図4及び図5を参照しながら、複数の楕円体210間の結合性の評価結果について説明する。図4は、圧縮した後であって且つ線状部材300が配置された後空間1’(つまり、充填構造モデル)の一例を示す説明図である。図5は、圧縮した後であって且つ線状部材300が配置される前の空間1’(つまり、充填構造モデル)の一例を示す説明図である。尚、図4及び図5では、説明の便宜上、楕円体210に代えて球220を粒子100の一例として用いる。   Here, the evaluation results of the connectivity between the plurality of ellipsoids 210 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a rear space 1 ′ (that is, a filling structure model) after compression and in which the linear member 300 is arranged. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a space 1 ′ (that is, a filling structure model) after being compressed and before the linear member 300 is arranged. 4 and 5, for convenience of explanation, a sphere 220 is used as an example of the particle 100 instead of the ellipsoid 210.

図4(a)は、分子動力学演算による圧縮後であって且つ線状部材300が配置された空間1’(つまり、充填構造モデル)を示す。より具体的には、図4(a)は、複数の球220各々の体積の合計である球総体積が空間1’の体積の20%となるように、直径が「5」となる178個の球220及び無次元長さが「15」となる1000本の線状部材300が配置されている、無次元長さが「40」である空間1’(充填構造モデル)を示している。   FIG. 4A shows a space 1 ′ (that is, a packed structure model) after compression by molecular dynamics calculation and in which the linear member 300 is arranged. More specifically, FIG. 4A shows 178 pieces having a diameter “5” such that the total volume of the spheres 220 is 20% of the volume of the space 1 ′. A space 1 ′ (filled structure model) having a dimensionless length of “40” in which 1000 spheres 220 and 1000 linear members 300 having a dimensionless length of “15” are arranged is shown.

このような充填構造モデルに対して、評価処理部115は、例えば、以下のように複数の球220間の結合性を評価する。即ち、先ず、評価処理部115は、空間1’全体を複数のメッシュに分割する。次に、評価処理部115は、各メッシュ内に球220が共存していた場合(つまり、各メッシュ内に複数の球220が存在していた場合)には、当該メッシュ内に存在する球220は結合していると判定する。加えて、評価処理部115は、各メッシュ内に球220と線状部材300が共存していた場合には、当該メッシュ内に存在する球220は結合していると判定する。他方で、評価処理部115は、各メッシュ内に球220が他の球220又は線状部材300と共存していない場合(つまり、各メッシュ内に単一の楕円体210しか存在していない場合)には、当該メッシュ内に存在する球220は結合していないと判定する。評価処理部115は、全てのメッシュで上述した結合判定を行うことで、結合している球220の群を抽出することができる。尚、メッシュが球220に対して十分小さければ、このような方法で結合性の評価が可能であることが、本願発明者の研究により判明している。   For such a filling structure model, the evaluation processing unit 115 evaluates connectivity between the plurality of spheres 220 as follows, for example. That is, first, the evaluation processing unit 115 divides the entire space 1 ′ into a plurality of meshes. Next, when the sphere 220 coexists in each mesh (that is, when a plurality of spheres 220 are present in each mesh), the evaluation processing unit 115 determines that the sphere 220 present in the mesh is present. Is determined to be combined. In addition, when the sphere 220 and the linear member 300 coexist in each mesh, the evaluation processing unit 115 determines that the sphere 220 existing in the mesh is combined. On the other hand, when the sphere 220 does not coexist with the other sphere 220 or the linear member 300 in each mesh (that is, when only a single ellipsoid 210 exists in each mesh), the evaluation processing unit 115 ), It is determined that the sphere 220 existing in the mesh is not coupled. The evaluation processing unit 115 can extract the group of coupled spheres 220 by performing the above-described coupling determination on all meshes. It has been found by the inventor's research that the connectivity can be evaluated by such a method if the mesh is sufficiently small with respect to the sphere 220.

図4(b)は、図4(a)に示す空間1’に対して行われた結合性の評価結果を、結合している球220と結合していない球220とを色別に分類することで示す空間1’(充填構造モデル)を示している。具体的には、相対的に色が薄い球220が、結合している球220に相当し、相対的に色が濃い球220が、結合していない球220に相当する。   FIG. 4B classifies the result of the connectivity evaluation performed on the space 1 ′ shown in FIG. 4A by classifying the coupled sphere 220 and the uncoupled sphere 220 by color. The space 1 '(filling structure model) shown by is shown. Specifically, a sphere 220 having a relatively light color corresponds to the sphere 220 that is combined, and a sphere 220 having a relatively dark color corresponds to the sphere 220 that is not combined.

ここで、例えば空間1’の上面に電極が位置していると仮定すると、結合した活物質の群を模擬した球220の群が空間1’の上面と接していれば、当該活物質の群は有効であると評価できる。図4(b)に示すように、空間1’全体に渡って結合した球220の群(つまり、結合した活物質の群)が分布していることが分かる。従って、空間1’の下面から上面に至るまでの結合が実現されている(例えば、空間1’の下面から上面に至るまでのイオンの移動が実現される)ことが分かる。   Here, for example, assuming that an electrode is located on the upper surface of the space 1 ′, if a group of spheres 220 simulating the group of combined active materials is in contact with the upper surface of the space 1 ′, the group of active materials Can be evaluated as effective. As shown in FIG. 4B, it can be seen that a group of coupled spheres 220 (that is, a group of coupled active materials) is distributed over the entire space 1 '. Therefore, it can be seen that the coupling from the lower surface to the upper surface of the space 1 ′ is realized (for example, the movement of ions from the lower surface to the upper surface of the space 1 ′ is realized).

尚、参考までに、図5(a)は、分子動力学演算による圧縮後であって且つ線状部材300が配置されていない空間1’(つまり、充填構造モデル)を示す。つまり、図5(a)は、複数の球220各々の体積の合計である球総体積が空間1の体積の20%となるように、直径が「5」となる178個の球220が配置された、無次元長さが「40」である空間1’(充填構造モデル)を示している。   For reference, FIG. 5A shows a space 1 ′ (that is, a packed structure model) after compression by molecular dynamics calculation and in which the linear member 300 is not arranged. That is, FIG. 5A shows the arrangement of 178 spheres 220 having a diameter of “5” so that the total volume of the spheres 220 is 20% of the volume of the space 1. The space 1 ′ (filled structure model) having a dimensionless length of “40” is shown.

図5(b)は、図5(a)に示す空間1’に対して行われた結合性の評価結果を、結合している球220と結合していない球220とを色別に分類することで示す空間1’(充填構造モデル)を示している。図5(b)に示すように、空間1’の上面付近(図5(b)中、一点鎖線で囲った部分)のみにおいて、結合した球220の群(つまり、結合した活物質の群)が分布していることが分かる。従って、空間1’の下面から上面に至るまでの結合が実現されていない(例えば、空間1’の下面から上面に至るまでのイオンの移動が実現されていない)ことが分かる。このため、図5(a)に示す空間1’に対して図4(a)に示すように線状部材300を配置することで、球220の結合性が向上することが分かる。   FIG. 5B classifies the result of the connectivity evaluation performed on the space 1 ′ shown in FIG. 5A by classifying the coupled sphere 220 and the uncoupled sphere 220 by color. The space 1 '(filling structure model) shown by is shown. As shown in FIG. 5 (b), a group of coupled spheres 220 (that is, a group of coupled active materials) only near the upper surface of the space 1 ′ (the portion surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 5 (b)). It can be seen that is distributed. Therefore, it is understood that the coupling from the lower surface to the upper surface of the space 1 'is not realized (for example, the movement of ions from the lower surface to the upper surface of the space 1' is not realized). For this reason, it can be seen that the connectivity of the sphere 220 is improved by arranging the linear member 300 as shown in FIG. 4A in the space 1 ′ shown in FIG. 5A.

以上説明したように、本実施形態の充填構造シミュレーション装置10によれば、活物質の結合性を向上させるために導電補助材を導入する場合であっても、活物質を模擬した粒子100及び導電補助材を模擬した線状部材300を用いて、粒子100の結合性が好適に評価される。具体的には、本実施形態では、粒子100とは異なる線状部材300は、圧縮した後の空間1’に配置される。つまり、本実施形態では、線状部材300の表面に複数の質点211が配置され且つ当該線状部材300が配置された空間1が圧縮されることはない。このため、本実施形態では、空間1を圧縮するための分子動力学演算は、粒子100のみを対象として行われる。言い換えれば、本発明では、空間1を圧縮するための分子動力学演算は、線状部材300を対象として行われることがない。従って、線状部材300を圧縮後の空間1’に配置したとしても、空間1を圧縮するための分子動力学演算が破たんしてしまうおそれがなくなる。従って、本実施形態によれば、活物質の結合性を向上させるために導電補助材を導入する場合であっても、活物質を模擬した粒子100及び導電補助材を模擬した線状部材300の充填構造が好適に再現される。その結果、導電補助材を模擬した線状部材300の存在を考慮した上で、活物質を模擬した粒子100の結合性が好適に評価される。   As described above, according to the filling structure simulation apparatus 10 of the present embodiment, even when a conductive auxiliary material is introduced in order to improve the connectivity of the active material, the particles 100 and the conductive material simulating the active material are used. Using the linear member 300 that simulates the auxiliary material, the bonding property of the particles 100 is suitably evaluated. Specifically, in this embodiment, the linear member 300 different from the particle 100 is arranged in the space 1 ′ after being compressed. That is, in the present embodiment, the space 1 in which the plurality of mass points 211 are arranged on the surface of the linear member 300 and the linear member 300 is arranged is not compressed. For this reason, in this embodiment, the molecular dynamics calculation for compressing the space 1 is performed only on the particle 100. In other words, in the present invention, the molecular dynamics calculation for compressing the space 1 is not performed on the linear member 300. Therefore, even if the linear member 300 is disposed in the space 1 ′ after compression, there is no possibility that the molecular dynamics calculation for compressing the space 1 is broken. Therefore, according to the present embodiment, even when a conductive auxiliary material is introduced in order to improve the binding of the active material, the particles 100 simulating the active material and the linear member 300 simulating the conductive auxiliary material The filling structure is suitably reproduced. As a result, in consideration of the presence of the linear member 300 that simulates the conductive auxiliary material, the binding property of the particles 100 that simulate the active material is suitably evaluated.

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う充填構造シミュレーション方法、充填構造シミュレーション装置及びコンピュータプログラムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and a filling structure simulation accompanying such a change A method, a filling structure simulation apparatus, and a computer program are also included in the technical scope of the present invention.

1 空間(圧縮前)
1’ 空間(圧縮後)
10 充填構造シミュレーション
11 CPU
111 質点配置処理部
112 粒子配置処理部
113 圧縮処理部
114 線状部材配置処理部
115 評価処理部
200 粒子
210 楕円体
211 質点
220 球
300 線状部材
1 space (before compression)
1 'space (after compression)
10 Filling structure simulation 11 CPU
111 Mass Point Arrangement Processing Unit 112 Particle Arrangement Processing Unit 113 Compression Processing Unit 114 Linear Member Arrangement Processing Unit 115 Evaluation Processing Unit 200 Particle 210 Ellipsoid 211 Mass Point 220 Sphere 300 Linear Member

Claims (4)

複数の粒子各々の表面に複数の質点を配置する質点配置工程と、
前記複数の粒子を相互に重ならないように空間に夫々配置する粒子配置工程と、
前記複数の粒子各々における前記複数の質点の相互間の相対位置が固定された状態で、前記複数の粒子の相互間に働く反発力を設定しつつ、前記空間の圧縮を行う圧縮工程と、
線状部材を、前記圧縮工程において圧縮された前記空間にランダムに配置する線状部材配置工程と
を備えることを特徴とする充填構造シミュレーション方法。
A mass arrangement step of arranging a plurality of mass points on the surface of each of the plurality of particles;
A particle disposing step of disposing the plurality of particles in space so as not to overlap each other;
A compression step of compressing the space while setting a repulsive force acting between the plurality of particles in a state where the relative positions of the plurality of mass points in each of the plurality of particles are fixed;
And a linear member arranging step of randomly arranging the linear members in the space compressed in the compressing step.
前記複数の粒子及び前記線状部材が配置された前記空間を用いて、前記線状部材の存在を考慮した前記複数の粒子の結合性を評価する評価工程を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の充填構造シミュレーション方法。   The method further comprises an evaluation step of evaluating the connectivity of the plurality of particles in consideration of the presence of the linear member using the space in which the plurality of particles and the linear member are arranged. 2. The filling structure simulation method according to 1. 複数の粒子各々の表面に複数の質点を配置する質点配置手段と、
前記複数の粒子を相互に重ならないように空間に夫々配置する粒子配置手段と、
前記複数の粒子各々における前記複数の質点の相互間の相対位置が固定された状態で、前記複数の粒子の相互間に働く反発力を設定しつつ、前記空間の圧縮を行う圧縮手段と、
線状部材を、前記圧縮工程において圧縮された前記空間にランダムに配置する線状部材配置手段と
を備えることを特徴とする充填構造シミュレーション装置。
A mass point arrangement means for arranging a plurality of mass points on the surface of each of the plurality of particles;
Particle arranging means for arranging the plurality of particles in space so as not to overlap each other;
A compression means for compressing the space while setting a repulsive force acting between the plurality of particles in a state where the relative positions of the plurality of mass points in each of the plurality of particles are fixed;
A filling structure simulation device comprising: linear member arranging means for randomly arranging linear members in the space compressed in the compression step.
コンピュータに、
複数の粒子各々の表面に複数の質点を配置する質点配置工程と、
前記複数の粒子を相互に重ならないように空間に夫々配置する粒子配置工程と、
前記複数の粒子各々における前記複数の質点の相互間の相対位置が固定された状態で、前記複数の粒子の相互間に働く反発力を設定しつつ、前記空間の圧縮を行う圧縮工程と、
線状部材を、前記圧縮工程において圧縮された前記空間にランダムに配置する線状部材配置工程と
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
On the computer,
A mass arrangement step of arranging a plurality of mass points on the surface of each of the plurality of particles;
A particle disposing step of disposing the plurality of particles in space so as not to overlap each other;
A compression step of compressing the space while setting a repulsive force acting between the plurality of particles in a state where the relative positions of the plurality of mass points in each of the plurality of particles are fixed;
A linear member arranging step of randomly arranging linear members in the space compressed in the compressing step.
JP2012152682A 2012-07-06 2012-07-06 Packing structure simulation method, packing structure simulation equipment and computer program Pending JP2014016724A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012152682A JP2014016724A (en) 2012-07-06 2012-07-06 Packing structure simulation method, packing structure simulation equipment and computer program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012152682A JP2014016724A (en) 2012-07-06 2012-07-06 Packing structure simulation method, packing structure simulation equipment and computer program

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014016724A true JP2014016724A (en) 2014-01-30

Family

ID=50111374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012152682A Pending JP2014016724A (en) 2012-07-06 2012-07-06 Packing structure simulation method, packing structure simulation equipment and computer program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014016724A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017010146A (en) * 2015-06-18 2017-01-12 住友ベークライト株式会社 Simulation method, simulation device, and computer program

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017010146A (en) * 2015-06-18 2017-01-12 住友ベークライト株式会社 Simulation method, simulation device, and computer program

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ferellec et al. A method to model realistic particle shape and inertia in DEM
Giménez et al. Structural and mechanical characterization of lithium-ion battery electrodes via DEM simulations
Antony Evolution of force distribution in three-dimensional granular media
Cleary et al. Simulation of particle flows and breakage in crushers using DEM: Part 1–Compression crushers
Galindo-Torres et al. Molecular dynamics simulations of complex-shaped particles using Voronoi-based spheropolyhedra
Zeng et al. Calibration and validation of DEM-FEM model parameters using upscaled particles based on physical experiments and simulations
Potapov et al. A fast model for the simulation of non-round particles
JP2016024178A (en) Method for creating model for specific substance analysis, computer program for creating model for specific substance analysis, method for simulating specific substance and computer program for simulating specific substance
Chaudry et al. On the computational aspects of comminution in discrete element method
Sohn et al. Numerical prediction of packing behavior and thermal conductivity of pebble beds according to pebble size distributions and friction coefficients
Capece et al. A pseudo-coupled DEM–non-linear PBM approach for simulating the evolution of particle size during dry milling
JP2014016724A (en) Packing structure simulation method, packing structure simulation equipment and computer program
Yano et al. Numerical study on compression processes of cohesive bimodal particles and their packing structure
Soda et al. Simulation-aided development of magnetic-aligned compaction process with pulsed magnetic field
JP6500360B2 (en) Method of creating model for analysis of specific substance, computer program for creation of model for analysis of specific substance, simulation method of specific substance, and computer program for simulation of specific substance
CN109332691A (en) A kind of laser sintered parameter determination method of copper nanoparticle 3D printing
Min et al. Mechanistic understanding of intergranular cracking in NCM cathode material: mesoscale simulation with three-dimensional microstructure
Orefice et al. Deformable and breakable DEM particle clusters for modelling compression of plastic and brittle porous materials—model and structure properties
Eckhard et al. Dependencies between internal structure and mechanical properties of spray dried granules–Experimental study and DEM simulation
JP6492438B2 (en) Method for creating model for analyzing specific substance, computer program for creating model for analyzing specific substance, simulation method for specific substance, and computer program for simulating specific substance
Thakur et al. Scaling of discrete element model parameters in uniaxial test simulation
Dutt et al. Granular dynamics simulations of the effect of grain size dispersity on uniaxially compacted powder blends
JP5771935B2 (en) Simulation model creation method and computer program thereof, simulation method and computer program thereof, and simulation model creation device
Wang et al. Study on the effects of tamping frequency to the compaction degree of trackbeds
Nader et al. Grain breakage under uniaxial compression, through 3D DEM modelling