[发明专利]一种基于COMSOL模型固态锂电池的制作方法

说明书

本发明涉及基于COMSOL模型固态锂电池的制作方法。本发明属于化学电源技术领域。基于COMSOL模型固态锂电池的制作方法：1)通过交流阻抗、恒电流间歇滴定法、循环伏安法或平衡电位曲线电化学方法得到电池材料的性质数据，计算得到电池材料的参数；2)使用COMSOL电化学模块和PDE模块，建立固态锂电池瞬态模型；3)建立固态锂电池几何物理模型，将步骤2)参数赋予相应的材料区域4)设置初始计算条件和边界条件；5)划分网格并计算，一维物理模型采用点网格，二维物理模型采用矩形网格，三维物理模型采用薄片式长方体网格；7)将不同工艺参数的计算结果进行对比分析。本发明实现从理论上指导固态锂电池设计，节约成本和时间，利于固态锂电池推广应用。

技术领域

本发明属于化学电源技术领域，特别是涉及一种基于COMSOL模型固态锂电池的制作方法。

背景技术

目前，化学电源的能量密度和安全性已经无法满足日益增长的应用需求，因此，亟待开发能量密度高、工作寿命长和安全可靠性好的新型化学电源，固态锂电池是新型化学电源的重要发展方向之一。固态锂电池具有能量密度高、安全性好、机械性能优、可加工型强等优势，因而在军民等各储能领域中都有非常广阔的应用前景。

但是由于固态锂电池的工艺参数对其性能发挥的影响非常大，例如电极片厚度、电解质厚度等可以直接影响活性材料容量的发挥比例。因此固态锂电池制备前的匹配设计非常重要，可以保证活性材料性能的体现。而目前采用的电池制备试错法和经验法的固态锂电池设计，会造成材料、时间的极大浪费等技术问题。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于COMSOL模型固态锂电池的制作方法。

本发明的目的是提供一种基于COMSOL模型固态锂电池的设计方法，借助该方法可以有效的得到固态锂电池参数对其性能的影响，从而实现从理论上指导固态锂电池设计，极大程度上节约成本和时间。

本发明利用COMSOL软件，根据固态电池材料的基本性质参数，建立了固态锂电池模型，通过模拟仿真考察固态锂电池的不同工艺参数对性能的定量化影响，可以实现从理论上指导固态锂电池设计，极大程度上节约的成本和时间，对推动固态锂电池的应用具有重要的现实意义。

本发明基于COMSOL模型固态锂电池的制作方法所采取的技术方案是：

一种基于COMSOL模型固态锂电池的制作方法，其特点是：基于COMSOL模型固态锂电池的制作方法包括以下工艺过程：

1.通过交流阻抗、恒电流间歇滴定法、循环伏安法或平衡电位曲线电化学方法得到电池材料的性质数据，并利用相应方案的基本电化学等式计算得到电池材料的参数；

2.使用COMSOL软件中的电化学模块和PDE模块，建立固态锂电池瞬态模型；

3.建立固态锂电池的一维、二维或三维几何物理模型，并将步骤2)计算得到的参数赋予相应的材料区域；固态锂电池正极材料为LCO、LFP、NCM或LMO；负极材料为金属锂或石墨；电解质为LiPON、含氧固态电解质、含硫固态电解质、PPC或PEO；

4.设置初始计算条件和边界条件；

5.划分网格并计算，一维物理模型采用点网格，二维物理模型采用矩形网格，三维物理模型采用薄片式长方体网格；

6.将不同工艺参数的计算结果进行对比分析。

本发明基于COMSOL模型固态锂电池的制作方法还可以采用如下技术方案：

所述的基于COMSOL模型固态锂电池的制作方法，其特点是：不同工艺参数的计算结果进行对比分析为，对比不同施加电流、不同正极厚度对固态电池放电容量的影响。

本发明具有的优点和积极效果是：