[發明專利]電池多尺度建模方法、裝置及電子設備

有效

• 申請號: 202211330578.4
• 申請日: 2022-10-28
• 公開（公告）號: CN115392059B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 劉新華;于瀚卿;張力升;楊世春;王明悅;陳飛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G16C20/10
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 王文雅

1.一種電池多尺度建模方法，其特征在于，包括：

基于電池參數和電池內部反應機理，建立電池的電化學模型；

在電池負極建立用于SEI膜生長的空間網絡；所述空間網絡的底面為電池負極顆粒表面，所述空間網絡的高度方向為電池負極顆粒的徑向；所述空間網絡從底面開始至高度方向上被劃分為多層網格；

從所述空間網絡中多層網格的底層網格開始，對所述空間網絡中的SEI膜生長進行蒙特卡洛模擬，得到電池的老化模型；

將所述電化學模型和所述老化模型進行參數耦合，得到電池的多尺度耦合模型；

按照如下方式對每一個生長階段中所述空間網絡中的SEI膜生長進行蒙特卡洛模擬：

基于上一個生長階段所述空間網絡中的非空位網格，確定當前生長階段待生長SEI膜的空位網格；所述非空位網格為已生長有SEI膜的網格；

針對當前生長階段待生長SEI膜的每一個空位網格，分別計算SEI膜的形成速率；

將每一個空位網格分別作為一個SEI膜生長事件，并結合所述形成速率，確定當前生長階段生長SEI膜的目標空位網格以及計算當前生長階段對應的仿真時間步長。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，利用如下第一公式、第二公式和第三公式計算空位網格的SEI膜的形成速率：

其中，Γ是空位網格的SEI膜的形成速率，K是SEI膜的反應速率常數，F是法拉第常數，R是理想氣體常數，T是電池溫度，η_SEI是SEI膜的局部過電勢，J_s,0是SEI膜形成的交換電流密度，a₀是單個網格的底面積，N_A是阿伏伽德羅常數，U_SEI是SEI膜的反應平衡電勢，是固相電勢，是液相電勢，R_SEI是SEI膜內阻，j為鋰離子流量密度。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，還包括：

確定該空位網格所屬網格層中是否存在與該空位網格相鄰的非空位網格；若存在，則將計算得到的形成速率與電化學常數的乘積確定為該空位網格的SEI膜的形成速率；所述電化學常數大于1。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定當前生長階段生長SEI膜的目標空位網格，包括：

針對每一個事件，將該事件所對應SEI模的形成速率除以所有事件SEI膜的形成速率之和的商值確定為該事件的發生概率；

生成第一隨機數，將發生概率最接近所述第一隨機數的事件確定為當前生長階段所需執行的事件；其中，所述第一隨機數是大于0且小于1的均勻隨機數，該最接近所述第一隨機數的事件所對應的空位網格為目標空位網格。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，利用如下公式計算當前生長階段對應的仿真時間步長：

其中，是Γ_m是事件m對應SEI膜的形成速率，M為所有事件的總數量，m、M均為正整數；第二隨機數ξ₂是大于0且小于1的均勻隨機數。

6.根據權利要求4或5所述的方法，其特征在于，所有事件中還包括空事件，其中，空事件的形成速率為設定值。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述電化學模型和所述老化模型進行參數耦合，包括：

利用所述老化模型計算出電池老化過程中的SEI膜厚度，基于計算出的SEI膜厚度計算所述電化學模型中目標輸入參數的變化量；所述目標輸入參數為受SEI膜影響的輸入參數；

基于所述目標輸入參數的變化量，利用所述電化學模型重新計算輸出參數的值；其中，所述電化學模型的輸出參數包括所述老化模型的部分輸入參數。