[發(fā)明專利]優(yōu)化電池正極參數的方法、電池設計方法及計算機設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010828952.8
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN111950161B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設計）人: 李哲;左安昊
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10;H01M4/02
• 代理公司: 北京華進京聯(lián)知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 魏朋

1.一種優(yōu)化電池正極參數的方法，其特征在于，包括：

獲取電池參數，并建立數值模型；

根據所述數值模型，獲取正極-集流體界面液相鋰離子濃度剛好為零時的放電電流值，作為極限擴散電流仿真值，并記錄所述數值模型對應的電池正極參數；

獲取極限擴散電流表達式，并將所述數值模型對應的所述電池正極參數輸入至所述極限擴散電流表達式，得到第一極限擴散電流估計值；

所述極限擴散電流表達式為：

其中，j_{lim,calculation}為所述第一極限擴散電流估計值，F為法拉第常數，L、ε分別為厚度、孔隙率，下標pos、sep分別表示正極、隔膜，為液相擴散系數關于濃度的積分項，c₀為液相鋰離子初始濃度，T為溫度；

根據所述第一極限擴散電流估計值和所述極限擴散電流仿真值，獲得固相傳輸修正值；

將待選設計方案中的電池正極參數輸入至所述極限擴散電流表達式，得到第二極限擴散電流估計值；

根據所述第二極限擴散電流估計值和所述固相傳輸修正值的差值，獲得所述待選設計方案中的所述電池正極參數對應的極限擴散電流修正值；

獲得實際需求放電電流，并利用所述實際需求放電電流與所述極限擴散電流修正值比較，確定所述電池正極參數的取值范圍。

2.根據權利要求1所述優(yōu)化電池正極參數的方法，其特征在于，根據所述數值模型，獲取正極-集流體界面液相鋰離子濃度剛好為零時的放電電流值，作為極限擴散電流仿真值的步驟包括：

以放電倍率為變量，以所述正極-集流體界面液相鋰離子濃度剛好為零為目標，對所述數值模型進行計算。

3.根據權利要求1所述優(yōu)化電池正極參數的方法，其特征在于，獲得實際需求放電電流的步驟包括：

根據設計容量及實際需求的放電倍率計算所述實際需求放電電流。

4.根據權利要求3所述優(yōu)化電池正極參數的方法，其特征在于，當所述實際需求放電電流大于所述極限擴散電流修正值時，將相應的待選設計方案標記為第一類方案；當所述實際需求放電電流小于或者等于所述極限擴散電流修正值時，將相應的待選設計方案標記為第二類方案，所述第二類方案中的電池正極參數的集合為所述電池正極參數的取值范圍。

5.根據權利要求1所述優(yōu)化電池正極參數的方法，其特征在于，所述數值模型為電化學模型、熱-電化學模型或者機械-熱-電化學模型中的一種。

6.一種電池設計方法，其特征在于，包括：

獲取電池參數，并建立數值模型；

根據所述數值模型，獲取正極-集流體界面液相鋰離子濃度剛好為零時的放電電流值，作為極限擴散電流仿真值，并記錄所述數值模型對應的電池正極參數；

獲取極限擴散電流表達式，并將所述數值模型對應的所述電池正極參數輸入至所述極限擴散電流表達式，得到第一極限擴散電流估計值；

所述極限擴散電流表達式為：

其中，j_{lim,calculation}為所述第一極限擴散電流估計值，F為法拉第常數，L、ε分別為厚度、孔隙率，下標pos、sep分別表示正極、隔膜，為液相擴散系數關于濃度的積分項，c₀為液相鋰離子初始濃度，T為溫度；

根據所述第一極限擴散電流估計值和所述極限擴散電流仿真值，獲得固相傳輸修正值；

將待選設計方案中的電池正極參數輸入至所述極限擴散電流表達式，得到第二極限擴散電流估計值；

根據所述第二極限擴散電流估計值和所述固相傳輸修正值的差值，獲得所述待選設計方案中的所述電池正極參數對應的極限擴散電流修正值；

獲得實際需求放電電流，并利用所述實際需求放電電流與所述極限擴散電流修正值比較，確定所述電池正極參數的取值范圍；

將所述電池正極參數的取值范圍作為約束，利用多參數協(xié)同方法確定性能指標的最優(yōu)值，其對應的設計參數即為最優(yōu)設計方案。