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幾何形状と容量に関する計算は、電極寸法と材料特性からセルレベルの量を導きます。基礎となる方程式とパラメータ定義は、幾何と容量 (英語ガイド) を参照してください。

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利用可能な計算

スキーマ用途
iws.calculations.ElectrodeCapacity(electrode=..., use_stoich_window=...)容量方程式の未知量(c_max、eps、L、A、容量など)を解く
iws.calculations.CellMass()電極・セパレータ・集電体の質量を密度と厚さから合計
iws.calculations.CyclableLithium()電極容量と初期化学量論からサイクル可能リチウム総量を算出
iws.calculations.ElectrodeSOH()セル容量と電極 OCP から SOC 0% / 100% の化学量論窓を導出
iws.calculations.StoichiometryLimitsFromCapacity(electrode=...)電極容量と過剰容量から最小・最大化学量論を計算

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電極形状から容量を求める

import ionworks_schema as iws
from ionworks import Ionworks

known = iws.direct_entries.DirectEntry(
    parameters={
        "Positive electrode active material volume fraction": 0.65,
        "Positive electrode thickness [m]": 80e-6,
        "Electrode area [m2]": 0.1,
        "Maximum concentration in positive electrode [mol.m-3]": 51217.0,
        # … use_stoich_window=True の場合は化学量論限界も指定
    },
)

q_pos = iws.calculations.ElectrodeCapacity(electrode="positive")

pipeline = iws.Pipeline({"known": known, "Q_pos": q_pos})

client = Ionworks()
submission = client.pipeline.create(pipeline)
client.pipeline.wait_for_completion(submission.id)
result = client.pipeline.result(submission.id)
容量方程式の 6 つのパラメータのうち 5 つを与えれば、ElectrodeCapacity が残り 1 つを返します。容量が電圧窓に対応する場合(完全な材料限界ではない場合)は use_stoich_window=True を指定してください。

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質量とエネルギー密度

import ionworks_schema as iws

mass = iws.calculations.CellMass()

pipeline = iws.Pipeline({
    "known": known,
    "cell_mass": mass,
})
結果として "Cell mass [kg]" がパラメータセットに追加され、下流の計算(比熱、重量エネルギー密度)で利用できるようになります。

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化学量論窓とサイクル可能リチウム

import ionworks_schema as iws

pipeline = iws.Pipeline({
    "known": known,
    "Q_pos": iws.calculations.ElectrodeCapacity(electrode="positive"),
    "Q_neg": iws.calculations.ElectrodeCapacity(electrode="negative"),
    "esoh": iws.calculations.ElectrodeSOH(),
    "q_li": iws.calculations.CyclableLithium(),
})
ElectrodeSOH はセル容量と電極 OCP から両電極の SOC 0% / 100% における化学量論を算出します。続く CyclableLithium がそれと電極容量を組み合わせて、サイクル中にシャトルするリチウムの総量を計算します。

幾何と容量 (理論)

容量方程式、質量バランス、N/P 比の理論 (英語ガイド)。

パイプライン概要

計算が直接エントリやデータフィットとどう連結されるか。