[發明專利]鋰離子電池的電化學模型的構建方法及仿真方法

在審

• 申請號: 202111295609.2
• 申請日: 2021-11-03
• 公開（公告）號: CN114021340A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 錢靖宇;黃瑛璇;苗雅文
• 申請（專利權）人: 凱博能源科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 劉彩紅

本發明公開了鋰離子電池的電化學模型的構建方法及仿真方法，該電化學模型的構建過程中，考慮了鋰離子在電解液中的擴散過程，鋰離子從活性材料的內部向表面及從表面向內部的擴散過程，電解液的電勢分布、活性材料的電勢分布、鋰離子嵌入和脫出的反應過程、以及活性材料在二維空間的分布狀態，也就是說，該電化學模型將正極和負極的介觀形貌導入至模型中，并將固體和液體的鋰離子交換細化至邊界條件處，設置在固液交界處發生鋰離子交換；在利用該電化學模型進行仿真后，得到的仿真結果更加符合鋰離子電池本身的特性，仿真結果更加準確可靠，從而可以為后續鋰離子電池的分析和應用提供可靠的參考。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤指鋰離子電池的電化學模型的構建方法及仿真方法。

背景技術

鋰離子電池的電化學模型，一般為P2D(Pseudo-two-dimensions，準二維)模型，該模型對正極和負極進行了簡化，僅考慮了正極和負極的孔隙率和曲折率，使得基于P2D電化學模型進行仿真后，得到的仿真結果的精準度較低。

發明內容

本發明實施例提供了鋰離子電池的電化學模型的構建方法及仿真方法，用以構建一種新的電化學模型，該電化學模型考慮了正極和負極的介觀形貌，使得基于該電化學模型進行仿真后，可以有效提高仿真結果的精準度。

第一方面，本發明實施例提供了一種鋰離子電池的電化學模型的構建方法，所述鋰離子電池包括：正極、負極和電解液；其中，所述正極和所述負極均包括：極片、以及位于所述極片表面的活性材料；該構建方法包括：

根據所述活性材料在二維空間的分布狀態，對所述鋰離子電池進行區域劃分；

根據所述活性材料在二維空間的分布狀態，分別確定所述鋰離子在所述電解液中的第一擴散過程、所述鋰離子從所述活性材料的內部向表面及從所述活性材料的表面向內部的第二擴散過程、所述電解液的電勢分布、所述活性材料的電勢分布、以及所述鋰離子從所述活性材料的表面嵌入和脫出的反應過程；

根據劃分出的各區域、所述第一擴散過程、所述第二擴散過程、所述電解液的電勢分布、所述活性材料的電勢分布、以及所述反應過程，構建所述鋰離子電池的電化學模型。

第二方面，本發明實施例提供了一種仿真方法，包括：

根據如本發明實施例提供的上述構建方法構建得到的電化學模型，采用模擬仿真平臺建立鋰離子電池的仿真模型；

采用所述仿真模型，根據輸入參數進行仿真，得到仿真結果；

其中，所述輸入參數包括：所述鋰離子電池中極片表面的所述活性材料在二維空間的分布狀態。

本發明有益效果如下：

本發明實施例提供的鋰離子電池的電化學模型的構建方法及仿真方法，該電化學模型的構建過程中，考慮了鋰離子在電解液中的第一擴散過程，鋰離子從活性材料的內部向表面及從表面向內部的第二擴散過程，電解液的電勢分布、活性材料的電勢分布、鋰離子嵌入和脫出的反應過程、以及活性材料在二維空間的分布狀態，也就是說，該電化學模型將正極和負極的介觀形貌導入至模型中，并根據活性材料在二維空間的分布狀態，對鋰離子電池進行區域劃分，再基于劃分出的區域，構建了一種基于介觀形貌的電化學模型；在利用該電化學模型進行仿真后，得到的仿真結果更加符合鋰離子電池本身的特性，仿真結果更加準確可靠，從而可以為后續鋰離子電池的分析和應用提供可靠的參考。

附圖說明

圖1為本發明實施例中提供的一種鋰離子電池的電化學模型的構建方法的流程圖；

圖2為本發明實施例中提供的一種鋰離子電池內活性材料的分布狀態；

圖3為與圖2對應的區域的劃分示意圖；

圖4為本發明實施例中提供的一種仿真方法的流程圖；