SIMUBAT 4.0一款锂离子电池制造过程教育游戏,用于与VR环境中的锂离子电池或钠离子电池制造试验线进行交互。
在整个游戏中,玩家都会被位置标记引导,指示玩家必须执行的制造过程步骤。在游戏开始时,玩家必须进入一个黑板(图1a),上面列出了设想的LIB电极的化学成分和配方,电极属性(例如厚度、孔隙率)和电池能量。游戏包含属性目标的数据库,这些目标在每个游戏开始时随机提出。
然后玩家开始制造石墨电极,首先玩家必须靠近一张桌子(图1b),在那里他必须挑选石墨电极浆料,由石墨颗粒,碳添加剂和CMC粘合剂制成,在水中形成悬浮液(图1c)。然后,玩家必须将其带到混合机(图1d)。在这台机器的侧面,玩家找到一个控制面板(图 1e),他必须在其中选择正确的混合参数值(混合速度和时间),以便开始混合预先准备好的浆料,混合过程由游戏动态模拟。混合完成后,玩家必须将石墨浆料容器放在涂布/干燥机附近(图1 f)。在相应的控制面板中找到正确的参数值(涂层速度和逗号间隙)后,玩家可以开始涂布和干燥(图 1g)。然后玩家必须走到涂布/干燥机的另一侧拿起极片(图 1h)。然后,他必须将其带到切割机(图1i),玩家通过按下相应控制面板中的开始按钮来启动极片切割。完成后,玩家必须拿起电极并将其放入辊压机中(图1 j)。在控制面板中,玩家必须找到正确的参数值(辊压间隙、温度和速度),才能开始动态模拟压延过程(图1 k)。然后玩家需要走到压延机的另一侧,拿起压延的石墨电极,放在已经放置隔板带的绕线机中(图1l)。
图1 锂离子电池极片虚拟制造过程
随后,玩家必须重新开始制造NMC电极的整个过程,再次进入有NMC电极浆料容器(由NMC活性材料颗粒,碳添加剂颗粒和粘合剂在非水溶剂(如NMP)中的悬浮液制成)的桌子,然后转到混合机,依此类推。
图2 锂离子电池组装虚拟制造过程
之后,一旦玩家将NMC电极放入绕线机中,就可以开始卷绕过程以制造圆柱形电池(18650)。然后,玩家必须拿起电池(图 2 a)并将其带到焊机,在那里可以按下启动按钮(图2b)开始焊接。完成后,玩家必须将电池带到电解液填充室,其中也包含封口机(图2c)。该腔室包含一个干燥器,模拟从电池中除水(图2d)。然后模拟电解液填充(图2e),再进行封口过程。最后,玩家必须将电池带到电化学测试仪(图2 f),该测试仪显示了电池能量(图 2g)。
该游戏开发主要为使用HTC Vive硬件在VR环境中玩(图2h和i)。但是为了最大限度地扩大这款游戏的影响力,作者还开发一个可以从互联网浏览器播放的版本。