[發明專利]一種鋰離子電池的鋰沉積預測方法和裝置

有效

• 申請號: 201910162290.2
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109946622B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 湯依偉
• 申請（專利權）人: 湯依偉
• 主分類號: G01R31/387
• 分類號: G01R31/387;G01R31/367;G01R31/378;G01R31/385
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 安衛靜

1.一種鋰離子電池的鋰沉積預測方法，其特征在于，包括：

獲取待檢測鋰離子電池在充電過程中的物理化學參數和所述待檢測鋰離子電池的尺寸數據；

基于所述物理化學參數和所述尺寸數據構建所述待檢測鋰離子電池的三維電化學模型和所述待檢測鋰離子電池的三維熱模型；

將三維電化學模型和三維熱模型進行耦合，得到電化學熱耦合模型；

將所述物理化學參數輸入所述電化學熱耦合模型，計算所述待檢測鋰離子電池的目標參數，其中，所述目標參數包括：固相電勢參數、液相電勢參數、液相鋰離子濃度參數、固相鋰離子濃度參數和電池溫度參數；

基于所述目標參數，預測所述待檢測鋰離子電池的鋰沉積結果。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述物理化學參數和所述尺寸數據構建所述待檢測鋰離子電池的三維電化學模型和所述待檢測鋰離子電池的三維熱模型包括：

基于電荷守恒定律、物料守恒定律、電極動力學定律、熱力學參數、動力學參數和所述尺寸數據，構建所述待檢測鋰離子電池的三維電化學模型；

基于能量守恒定律和所述尺寸數據構建待檢測鋰離子電池的三維熱模型。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將所述物理化學參數輸入所述電化學熱耦合模型，計算所述待檢測鋰離子電池的目標參數包括：

基于電荷守恒定律、物料守恒定律和能量守恒定律，得到包含所述目標參數的目標公式；

將所述目標公式和所述物理化學參數輸入所述電化學熱耦合模型，求解出所述目標參數。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，基于電荷守恒定律、物料守恒定律、能量守恒定律和所述物理化學參數，得到包含所述目標參數的目標公式包括：

基于電荷守恒定律和所述物理化學參數，得到包含固相電勢參數的第一公式，以及得到包含液相電勢參數第二公式；

基于物料守恒定律和所述物理化學參數，得到包含液相鋰離子濃度參數的第三公式，以及得到固相鋰離子濃度參數的第四公式；

基于能量守恒定律和所述物理化學參數，得到包含所述待檢測鋰離子電池的電池溫度參數的第五公式。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將所述三維電化學模型和所述三維熱模型進行耦合，得到電化學熱耦合模型包括：

基于所述物理化學參數、阿倫尼烏斯公式、可逆熱方程和不可逆熱方程，計算電化學反應的產熱率數據；

將所述產熱率數據作為熱源輸入所述三維熱模型，以使所述三維熱模型計算所述待檢測鋰離子電池的溫度數據；

將所述溫度數據輸入所述三維電化學模型，作為電化學反應的溫度，并計算出所述電化學反應的產熱率，從而得到所述電化學熱耦合模型。

6.一種鋰離子電池的鋰沉積預測裝置，其特征在于，包括：獲取單元，建模單元，耦合單元，計算單元和預測單元，其中，

所述獲取單元用于獲取待檢測鋰離子電池在充電過程中的物理化學參數和所述待檢測鋰離子電池的尺寸數據；

所述建模單元用于基于所述物理化學參數和所述尺寸數據構建所述待檢測鋰離子電池的三維電化學模型和所述待檢測鋰離子電池的三維熱模型；

所述耦合單元用于將所述三維電化學模型和所述三維熱模型進行耦合，得到電化學熱耦合模型；

所述計算單元用于將所述物理化學參數輸入所述電化學熱耦合模型，計算出所述待檢測鋰離子電池的目標參數，其中，所述目標參數包括：固相電勢參數、液相電勢參數、液相鋰離子濃度參數、固相鋰離子濃度參數和電池溫度參數；

所述預測單元用于基于所述目標參數，預測所述待檢測鋰離子電池的鋰沉積結果。

7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述建模單元還用于：

基于電荷守恒定律、物料守恒定律、電極動力學定律、熱力學參數、動力學參數和尺寸數據，構建待檢測鋰離子電池的三維電化學模型；

基于能量守恒定律和所述尺寸數據構建待檢測鋰離子電池的三維熱模型。