[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

本發明提供了一種電池多尺度建模方法、裝置及電子設備，其中方法包括：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。本方案，能夠提高模擬準確性。

技術領域

本發明實施例涉及電池技術領域，特別涉及一種電池多尺度建模方法、裝置及電子設備。

背景技術

電池是一個十分復雜的物理化學系統，基于其內部的相互作用關系，可以建立電池模型，以對電池中各特征量之間的關系進行模擬。目前，電池建模方法是基于電池內部的物理化學反應機理，建立電化學模型。但是，已有的電化學模型未考慮電池老化帶來的容量衰減、內阻增加等影響，因此，模擬準確性較差。

發明內容

本發明實施例提供了一種電池多尺度建模方法、裝置及電子設備，能夠提高模擬準確性。

第一方面，本發明實施例提供了一種電池多尺度建模方法，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。

在一種可能的實現方式中，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。

在一種可能的實現方式中，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。

在一種可能的實現方式中，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。

在一種可能的實現方式中，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；