[發(fā)明專利]金屬鋰沉積的預(yù)測方法、裝置及電子設(shè)備

在審

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• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109872002A
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯依偉
• 申請（專利權(quán)）人: 湯依偉
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F17/50
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 董艷芳

本發(fā)明提供了一種金屬鋰沉積的預(yù)測方法、裝置及電子設(shè)備，涉及電池分析技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括：獲取鋰離子電池的模型參數(shù)；根據(jù)該模型參數(shù)建立鋰離子電池的電化學(xué)熱耦合模型；其中，該電化學(xué)熱耦合模型包括多個隨溫度變化的關(guān)鍵參數(shù)；根據(jù)該電化學(xué)熱耦合模型和預(yù)設(shè)的金屬鋰沉積條件，確定鋰離子電池充電過程中的金屬鋰沉積情況。這樣在建立考慮了電池內(nèi)部溫度影響的電化學(xué)熱耦合模型的基礎(chǔ)上，引入觸發(fā)金屬鋰沉積的條件，實現(xiàn)了對金屬鋰沉積的定量表征，提高了預(yù)測結(jié)果的準確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種金屬鋰沉積的預(yù)測方法、裝置及電子設(shè)備。

背景技術(shù)

鋰離子電池是一種二次電池(充電電池)，它主要依靠鋰離子(Li⁺)在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li⁺在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li⁺從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。

鋰離子電池在大倍率或低溫條件下進行充電時，容易造成金屬鋰沉積并形成枝晶，引發(fā)安全問題。由于鋰離子電池是個封閉的系統(tǒng)，工作過程中內(nèi)部發(fā)生的細微變化難以通過實驗方法進行實時并且定量的表征。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬鋰沉積的預(yù)測方法、裝置及電子設(shè)備，以實現(xiàn)對金屬鋰沉積的定量表征，提高預(yù)測結(jié)果的準確度。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種金屬鋰沉積的預(yù)測方法，應(yīng)用于鋰離子電池；所述方法包括：

獲取所述鋰離子電池的模型參數(shù)；

根據(jù)所述模型參數(shù)建立所述鋰離子電池的電化學(xué)熱耦合模型；其中，所述電化學(xué)熱耦合模型包括多個隨溫度變化的關(guān)鍵參數(shù)；

根據(jù)所述電化學(xué)熱耦合模型和預(yù)設(shè)的金屬鋰沉積條件，確定所述鋰離子電池充電過程中的金屬鋰沉積情況。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，所述根據(jù)所述模型參數(shù)建立所述鋰離子電池的電化學(xué)熱耦合模型，包括：

根據(jù)所述模型參數(shù)建立所述鋰離子電池在厚度方向上的幾何模型；

根據(jù)所述幾何模型建立電化學(xué)熱耦合模型；其中，所述電化學(xué)熱耦合模型包括電化學(xué)模型和熱模型。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所述根據(jù)所述幾何模型建立電化學(xué)熱耦合模型，包括：

將電荷守恒方程和物料守恒方程應(yīng)用于所述幾何模型，建立所述電化學(xué)模型；

將能量守恒方程應(yīng)用于所述幾何模型，建立所述熱模型。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，所述金屬鋰沉積條件包括所述鋰離子電池負極的固相電勢小于或等于所述鋰離子電池負極的液相電勢，或者所述鋰離子電池負極的固相鋰離子濃度值達到預(yù)設(shè)的嵌鋰濃度閾值；所述關(guān)鍵參數(shù)包括組分的擴散系數(shù)、電解液電導(dǎo)率和電極反應(yīng)的交換電流密度。

結(jié)合第一方面的第三種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，所述根據(jù)所述電化學(xué)熱耦合模型和預(yù)設(shè)的金屬鋰沉積條件，確定所述鋰離子電池充電過程中的金屬鋰沉積情況，包括：

根據(jù)所述電化學(xué)熱耦合模型計算所述鋰離子電池的負極在充電過程中的多個設(shè)定時刻下多個設(shè)定位置處的沉積參數(shù)值；其中，所述沉積參數(shù)值包括所述固相電勢、所述液相電勢和所述固相鋰離子濃度值；

根據(jù)所述沉積參數(shù)值和所述金屬鋰沉積條件，確定所述鋰離子電池在每個所述設(shè)定時刻下每個所述設(shè)定位置處是否發(fā)生金屬鋰沉積的金屬鋰沉積情況。