[发明专利]锂离子电池三因素不一致性预测方法及装置

权利要求书

1.一种锂离子电池三因素不一致性预测方法，其特征在于，包括：

获取决定电池性能的三类电池工艺参数的统计值；其中，每种电池工艺参数统计值包括电池设计数值和生产过程的统计偏差；

根据预设物理模型，将电池性能参数拆分为多级别、多局部参数的结合体，根据决定电池性能的三类电池工艺参数的统计值，建立不一致性分析统计-物理模型；

通过三种途径获取每个局部参数与电池性能参数的不一致性的关系；

基于工艺参数在生产过程中的互不相关性，确定由两个互不相关工序决定的工艺参数的随机数组作为输入变量，利用预设的电池性能参数物理模型，获取性能参数不一致性一维统计结果；

基于工艺参数在生产过程中的不相关性，确定由两个互不相关工序决定的工艺参数的匹配结果，建立三类匹配的工艺参数随机匹配的三维联合概率体和三类工艺参数变化关系的三维等值曲面，将两者结合可视化地分析性能参数不一致性关于三类工艺参数波动的分布规律，通过条件概率估计建立工艺-性能参数不一致性预测模型，获取电池性能参数的不一致性的一维分布结果；

根据影响性能参数关键的中间参数与部分工艺参数的函数关系，确定中间参数与部分工艺参数的相关性，通过所述函数关系，重新构建原三维联合概率体，建立存在相关性的中间参数和部分工艺参数随机匹配的三维联合概率体，并结合局部参数关于中间参数和部分工艺参数变化关系的三维等值曲面，分析局部参数不一致性关于中间参数不一致性的分布规律，通过条件概率估计建立工艺/中间-局部参数不一致性预测模型，获取电池局部参数的不一致性的一维分布结果；

根据局部参数的一维概率分布和预设物理模型，推导由电池局部参数作为变量随机匹配的三维概率体和电池性能参数等值曲面；所述获取决定电池性能的三类电池工艺参数的统计值，包括：

获取决定电池性能的三类电池微观参数-极片面密度、极片厚度和电解液锂离子浓度作为设计参数的绝对数值；

所述极片面密度，包括：

正极极片面密度和负极极片面密度；

所述极片厚度，包括：

正极极片厚度和负极极片厚度；

获取决定电池性能的三类电池微观参数-正/负极极片面密度、正/负极极片厚度、电解液锂离子浓度作为工艺参数在生产阶段的统计值，包括均值和标准差；

相应地，根据电池微观参数在生产阶段的统计值，利用预设物理模型，获取电池宏观性能参数-电池内阻、中间参数-正/负极电极孔隙率、局部参数-正/负固相电阻、正/负液相电阻、正极电阻、负极电阻和隔膜区域电阻的预期结果并将电阻计算结果与实际结果验证；

相应地，根据电池微观参数在生产阶段的统计值，利用预设物理模型，获取电池宏观性能参数-电池内阻、中间参数-正/负极电极孔隙率、局部参数-正/负固相电阻、正/负液相电阻、正极电阻、负极电阻和隔膜区域电阻的不一致性分布结果并将电阻不一致性分布与实际参数统计结果验证。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据下面第一模型确定电池内阻的预期设计结果：

其中，由正负极极片面密度和正负极极片厚度确定电池内阻：

其中，δ为极片/隔膜厚度，κ为固相电导率，ζ为液相电导率，与锂离子浓度相关，A为电极面积；下标p，n，s为正极、负极和隔膜；上标eff为该参数多孔体有效数值；

由电极多孔结构参数获取多孔体有效电导率：

其中，ε为多孔体体积占比，η为多孔体扭曲率；下标sol为固相，liq为液相；

其中，由电极结构参数获取电极多孔体体积占比：

其中，ρ₀为电极材料真密度，ρ_A为电极材料面密度，液相体积比为孔隙率，用ε表示。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电池内阻的模型拆分为多个一级局部物理模型，包括：

正极内阻：

负极内阻：

隔膜区域内阻：

电池内阻：R＝R_p+R_n+R_s

根据三类工艺参数的统计值与上面的局部物理模型，建立局部统计-物理模型，获取局部参数-电池正极、负极和隔膜区域内阻的不一致性一维分布概率。