YK Energy Device & Consulting

Major update to the full Doyle-Fuller-Newman (DFN / P2D) electrochemical simulator. Introduces isolated degradation mode modeling—allowing independent parametric sweeps for Loss of Lithium Inventory (LLI: 0–10%), Loss of Active Material (LAM_NE, LAM_PE: 0–10%), Porosity clogging (0–50%), and Reaction Kinetics attenuation (0–50%). Upgrades the differential capacity (dQ/dV) engine with a voltage inversion and rebound singularity guard (eliminating peak truncations and unphysical discontinuities under heavy rates up to 10C) paired with adaptive Savitzky-Golay quadratic filtering. Under the hood, a zero-allocation DAE numerical solver architecture replaces per-step heap arrays with in-place LU decomposition and double buffering, preventing memory pressure and ensuring high numerical stability in client-side Web Workers.

物理ベースのDoyle-Fuller-Newman（DFN / P2D）電気化学シミュレータ「BattSimWeb-DFN」を大幅アップデート。単一劣化要因を分離して評価できる「個別劣化モード解析」を新規実装し、リチウムインベントリ損失（LLI: 0〜10%）、負極/正極活物質損失（LAM_NE, LAM_PE: 0〜10%）、電極空孔率低下（0〜50%）、反応速度定数低下（0〜50%）の単独・複合影響を高精度にシミュレーション可能。さらに、高レート（5C/10C）放電時の電圧反転・リバウンドに起因する特異点を除去する「特異点ガード付き次世代dQ/dV解析エンジン」と適応型Savitzky-Golay平滑化フィルターを搭載。ソルバー内部にはインプレースLU分解とダブルバッファリングによるゼロアロケーションDAE数値解法アーキテクチャを採用し、Web Worker内でのヒープ圧迫を解消して高速かつ安定した計算を実現しました。

Published an interactive, browser-native multi-physics battery abuse simulation studio. Seamlessly couples Single Particle Model with Electrolyte (SPMe) electrochemistry, 3D cylindrical finite volume thermal diffusion (with spiral jelly-roll anisotropic thermal conductivity), and 4-step Arrhenius chemical runaway kinetics (SEI breakdown, anode/cathode-solvent decomposition, electrolyte oxidation). Features real-time simulation of regulatory Hot Box oven soak tests and 4 microscopic Internal Short Circuit (ISC) modes (Al-Cu, Al-Anode, Cu-Cathode, Cathode-Anode) with dendrite self-fusing dynamics—running 100% locally in client-side Web Workers.

単セルの過酷模擬および熱暴走挙動に特化したクライアント完結型マルチフィジックス・シミュレータ「BattSimWeb-Abuse」を公開。電解液ダイナミクスを考慮したSPMe電気化学モデル、円筒セルの3次元有限体積（FVM）熱拡散メッシュ（ジェリーロール捲回構造の異方性熱伝導テンソル）、および4段階アレニウス化学発熱速度論（SEI熱分解、負極・正極と電解液の酸化還元反応、電解液燃焼）を完全連成。高温オーブン加熱試験（Hot Box）および4種類の微視的内部短絡（ISC: Al-Cu集電体間、極板間、活物質間短絡）とデンドライト自己溶断特性をブラウザ上で高速シミュレーション可能。

Published an interactive, browser-native multi-physics digital twin simulating a 4S cylindrical cell mobile battery (100W USB-PD). Couples physics-based SPMe electrochemical solvers (single particle model with electrolyte dynamics) for 4 independent cells, state-space power electronics (TI BQ25713 4-switch buck-boost converter, TI BQ40Z50 BMS with ADC quantization and cell balancing, Infineon CYPD3171 dynamic PD policy), and a 361-node 3D finite volume method (FVM) thermal diffusion mesh with component heat conduction and localized enclosure temperature non-uniformity—running 100% locally in client-side Web Workers.

円筒形リチウムイオン電池（18650/21700）4本を直列搭載した100W USB-PDモバイルバッテリーを題材に、物理ベースの電気化学シミュレーション（液相電解液拡散過電圧を考慮した独立4S SPMeモデル）、実シリコン準拠のパワーエレクトロニクス制御回路（TI BQ25713 4スイッチ昇降圧コンバータ・TI BQ40Z50 BMS・CYPD3171動的PDポリシー制御）、および361要素の3次元有限体積法（FVM）熱拡散メッシュを完全統合したクライアント完結型Webシミュレーター（BattSimWeb-DigitalTwin）を公開。Web Workerによるローカル並列演算で、発熱電子部品からセルへの熱伝導や筐体表面温度ムラ、保護連動をブラウザ上で高速シミュレーション可能。

Published a comprehensive technical guide on Differential Capacity Analysis (dQ/dV / ICA) for lithium-ion battery degradation diagnostics. Examines experimental ADC quantization noise, thermal fluctuation artifacts and phantom peaks, errors from aggressive filtering, through-thickness reaction heterogeneity in porous electrodes (DFN models), and physics-based methodologies to decouple Loss of Lithium Inventory (LLI), Loss of Active Material (LAM), and Ohmic Resistance Increase (ORI) without cell teardown.

実務における微分容量解析（dQ/dV / ICA）と電池劣化診断に関する包括的な技術コラム・解説記事を公開。充放電測定におけるADC量子化ノイズやチャンバー温度揺らぎ起因のゴーストピーク、過平滑化によるピーク電位シフト、多孔質電極内の厚み方向反応不均一性（DFNモデル）の影響を整理し、セル解体を伴わずにリチウム源枯渇（LLI）・正負極活物質崩壊（LAM）・オーミック抵抗増加（ORI）を客観分離する物理モデル連携手法を詳解。

Added automated Sensitivity Analysis to the Manufacturing Variation & Parallel Pack Simulator. Enables engineers to perform One-At-A-Time (OAT) parameter perturbation and Sobol global variance decomposition (GSA) to systematically quantify the individual and interaction contributions of microscopic electrode manufacturing tolerances (coating thickness, porosity, particle radius, contact resistance, tortuosity) on cell capacity, cell power, N/P ratio, and DC internal resistance (DC-R).

製造ばらつき・並列パックシミュレータに「感度解析（Sensitivity Analysis）」機能を追加アップデート。One-At-A-Time（OAT）パラメータ感度解析およびSobol大域的感度解析（GSA）を実装し、電極塗工厚み、空孔率、活物質粒径、接触抵抗、曲路率などの各微視的製造公差が、単セル容量、単セル出力、NP比、直流内部抵抗（DC-R）に与える影響度・寄与率を自動定量評価可能になりました。

Published technical insight on autonomous high-throughput screening of multi-element doped amorphous LiPON solid electrolytes for sub-zero lithium-ion conductivity. Screened 730 compositions across 13 dopant elements using CHGNet MLIP, vacancy-assisted NEB, and 3D percolation analysis on a standard 4-core laptop, identifying 284 breakthrough compositions with activation energies below 0.28 eV (minimum: 0.0502 eV).

極低温リチウムイオン伝導に向けた多元素ドープ非晶質LiPON固体電解質の自律的ハイスループットスクリーニングに関する技術インサイト記事を公開。CHGNet機械学習ポテンシャル、空孔媒介NEB、3Dパーコレーション解析を4コアのノートPC上で実行し、13元素・730組成を探索。活性化エネルギー0.28 eV以下を達成する284件のブレークスルー組成（最良値：0.0502 eV）を発見。

Published electrochemical Monte Carlo simulation engine bridging microscopic electrode manufacturing tolerances (coating thickness, porosity, loading, particle radius, contact resistance) across 2,000+ virtual cells. Evaluates dynamic current maldistribution, circulating loop currents, SOC divergence, and localized thermal hotspots under parallel-connected (1SNP) module configurations.

極板製造工程における微視的公差（目付量・空孔率・活物質粒径・接触抵抗等）を2,000セル以上のモンテカルロ統計ばらつきとして伝播させ、並列接続（1SNP）モジュールにおけるキルヒホッフ則準拠の過渡的電流偏流、循環電流、SOC乖離、および局所発熱ホットスポットを連立計算するシミュレータ（BattSimWeb-Variation）を公開。

Published advanced browser-native battery cell design suite for Cylindrical, Prismatic, and Pouch cells. Features Archimedean spiral jelly-roll geometry, flat-wound racetrack spirals, planar pouch stacking, automated bill-of-materials (BOM) rollups, active material coating balance, formation N/P ratio evaluation, and 100% client-side zero-latency calculation.

円筒形ジェリーロール、角型扁平捲回スパイラル、および積層ラミネートセルの幾何学設計・部材表（BOM）自動集計ツール（JellyRoll & Stack Designer）を公開。活物質理論密度に基づく両面塗工バランス計算、化成時不可逆容量（ICE）補正N/P比判定、および完全ローカル（クライアントサイド）高速演算を実装。

Published high-fidelity 1D chemo-mechanical simulator for thin-film all-solid-state cells with LiPON electrolytes and lithium metal anodes. Features Stefan moving boundary tracking for Li plating/stripping thickness evolution, hydrostatic stress-induced OCV shifts, and browser-based dynamic EIS impedance calculation.

LiPON固体電解質と金属リチウム負極からなる薄膜全固体電池の1次元ケモメカニクス・電気化学連成シミュレータ（BattSimWeb-TFSSB）を公開。Li析出・溶解のStefan移動境界、静水圧応力誘起OCVシフト、および周波数応答（EIS Nyquist）を完全連成計算。

Introduced multi-physics pack thermal simulation coupling single-cell SPMe electrochemical heat generation (irreversible reaction, ohmic, reversible entropic) with a module-level 3D Finite Volume Method (FVM) thermal network and CFD bottom/tab cooling fluidics.

単セルのSPMe電気化学発熱（過電圧・ジュール熱・可逆エントロピー熱）と、モジュール全体の3次元有限体積法（3D FVM）熱伝導ネットワーク、およびボトム液冷・タブ冷却（CFD流動）を連成した3D熱解析ツール（BattSimWeb-Module）を公開。

Updated the degradation solver with automated DC internal resistance (DC-R / DC-IR) output evaluation during cycling, enabling simultaneous tracking of capacity fade and resistance increase.

劣化寿命予測シミュレータに直流内部抵抗（DC-R / DC-IR）の自動算出機能を追加アップデート。サイクル経過に伴う容量維持率と抵抗上昇率の同時評価が可能になりました。

Launched physics-based battery aging kinetics solver coupling SEI layer growth, solvent diffusion limits, Loss of Lithium Inventory (LLI), and Loss of Active Material (LAM) under multi-cycle charge/discharge and temperature acceleration.

SEI被膜成長速度論、溶媒拡散限界、リチウム損失（LLI）、活物質劣化（LAM）を物理連成した電池長寿命予測・劣化要因同定ツール（BattSimWeb-LifeFit）を公開。

Published in-depth case study exploring how non-specialists can leverage Agentic AI to support quantum chemical calculations (DFT) for predicting redox potentials of organic active materials.

有機正極活物質の酸化還元電位予測を題材に、専門外のユーザーがAgentic AIを活用して量子化学計算（DFT）を行う試みと実践的知見をまとめた技術解説記事を公開。

Launched design tool evaluating the quantitative correlation between physical cell dimensioning, coating thickness, energy density, and Bill of Materials (BOM) active material cost trade-offs.

極板設計パラメータ（塗工厚み・電極面積）と部材原材料コスト（BOM）の相関関係を評価・シミュレーションするツール（BattSimWeb-Econo）を公開。

Published the open-source GitHub repository and neural network surrogate model assets for the multi-component electrolyte transport property prediction suite.

多成分電解液物性予測DNNのオープンソースリポジトリおよび学習済みモデル資産をGitHubにて一般公開。

Unified electrolyte property estimation neural network with the SPMe electrochemical solver, allowing users to tune solvent formulations and directly observe cell-level rate performance.

電解液物性予測DNNとSPMeモデルを組み合わせ、溶媒比率の変更が電池セルのレート特性に与える影響を直接連成シミュレーションできる統合アプリを公開。

Details our hybrid GFN2-xTB and mass transport emulator approach to rapidly extract transport properties, validated against experimental formulation databases.

急速充電特性や低温性能予測に不可欠な電解液輸送特性の同定に向けて、GFN2-xTB計算と簡易エミュレータを組み合わせたハイスループットシミュレーションの取り組みを解説。

Deployed multi-layer deep neural network surrogate models trained on wide formulation spaces to instantaneously predict non-aqueous multi-component electrolyte transport properties (ionic conductivity, diffusivity, transference number).

多成分溶媒・リチウム塩ブレンドのイオン輸送特性（導電率・拡散係数・輸率）を高精度かつ即座に予測するディープニューラルネットワーク（Electrolyte-Sim）を公開。

Published comprehensive guide on resolving overlapping electrochemical reaction processes in battery EIS spectra using Tikhonov regularization DRT.

交流インピーダンス法（EIS）における重なり合った電極反応プロセスを等価回路なしで高分解能に分離するDRT解析の技術解説記事を公開。

Implemented full Doyle-Fuller-Newman (P2D) electrochemical solver solving coupled solid/liquid partial differential equations across electrode thickness for high-rate charge (>3C) and thick electrode designs.

急速充電（>3C）や厚膜電極における電極厚み方向の液中イオン枯渇や不均一反応分布を完全な偏微分方程式で解くNewman P2Dシミュレータ（BattSimWeb-DFN）を公開。

Explains methodology for transforming non-linear electrochemical PDE physics into robust equivalent subcircuits for power electronics and system-level SPICE simulation.

電池内部状態を記述する電気化学モデルを、システム設計で使いやすい等価回路モデル（SPICE）へとシームレスに変換・連携する手法を解説。

Released automated converter transforming physics-based battery models into temperature-sensitive electrical equivalent subcircuits for circuit simulators (SPICE / LTspice).

電池の物理モデルパラメータから、熱特性を考慮したLTspice等価回路サブサーキット（.subckt）を自動生成するツール（SPMe to SPICE）を公開。

Discussion of non-uniqueness and cross-correlation in electrochemical parameter fitting, proposing a structured multi-step identification workflow.

物理パラメータが相互に絡み合う電池モデルの同定課題と、それを解決するための実践的マルチステップ同定アプローチを解説。

Integrated non-linear optimization algorithms (Nelder-Mead & Levenberg-Marquardt) for automated electrochemical parameter identification directly from experimental charge/discharge curves.

充放電の実測電圧カーブから、SPMe物理エンジンの電極・材料パラメータを非線形最適化により自動同定するフィッティングツール（BattSimWeb-Fitting）を公開。

Released advanced Single Particle Model with Electrolyte (SPMe), incorporating asymptotic liquid concentration gradients, potential drops, and diffusion overpotentials.

電解液中の濃度勾配と電位降下を漸近近似で解くことで、実用的な0.5C〜3C領域を高精度かつミリ秒単位でシミュレーションするSPMeシミュレータを公開。

Launched the browser-based client-side Single Particle Model (SPM) simulator, providing instant battery voltage prediction with zero software installation.

ブラウザ完結型・インストール不要の単一粒子モデル（SPM）電池シミュレータを初公開。

Published the Excel VBA-based Distribution of Relaxation Times (DRT) analysis tool for electrochemical impedance spectroscopy (EIS).

Excel上で動作する緩和時間分布（DRT）インピーダンス解析ツールを公開。