[发明专利]优化电池正极参数的方法、电池设计方法及计算机设备

说明书

本申请涉及一种优化电池正极参数的方法、电池设计方法及计算机设备。包括获取电池参数，并建立数值模型，进而获取正极‑集流体界面液相锂离子浓度刚好为零时的放电电流值，作为极限扩散电流仿真值。获取极限扩散电流表达式，并将数值模型对应的电池正极参数输入至极限扩散电流表达式，得到第一极限扩散电流估计值，进而获得固相传输修正值。将待选设计方案中的电池正极参数输入至极限扩散电流表达式，得到第二极限扩散电流估计值，进而获得极限扩散电流修正值。获得实际需求放电电流，并利用实际需求放电电流与极限扩散电流修正值比较，确定电池正极参数的取值范围。上述方法可以避免液相锂离子浓度为0的情况。

技术领域

本申请涉及电池领域，特别是涉及一种优化电池正极参数的方法、电池设计方法及计算机设备。

背景技术

锂离子电池凭借其高能量密度、长循环寿命以及高放电电压等优势，广泛应用于3C电子、电动交通及储能电站等领域，随着锂离子电池技术的持续发展，客户对锂离子电池的各项性能指标提出了更高的需求。

传统技术方案中，以正极活性材料颗粒半径、正极固相体积分数、正极涂覆厚度为设计参数(取值范围基于电极合理设计限定条件)，以能量密度或功率密度为目标函数，建立机理性的电化学-热耦合模型，并将仿真结果实时引入到优化模块，优化模块计算得到的迭代值反馈到电化学-热耦合模型，通过优化算法反复迭代直至目标函数取得最大值、获得最优设计方案。利用传统技术方案得到的结果随着电池放电倍率增大，正极-集流体界面区域会出现液相锂离子浓度为0的情况，使得电池放电容量骤降。

发明内容

基于此，本申请提供一种优化电池正极参数的方法、电池设计方法及计算机设备，可以在多参数协同优化前根据实际放电电流需求，筛选与液相传输有关的正极参数，以避免液相锂离子浓度为0情况的出现，防止因液相传输限制导致电池放电容量骤降。

一种优化电池正极参数的方法，包括：

获取电池参数，并建立数值模型；

根据所述数值模型，获取正极-集流体界面液相锂离子浓度刚好为零时的放电电流值，作为极限扩散电流仿真值，并记录所述数值模型对应的电池正极参数；

获取极限扩散电流表达式，并将所述数值模型对应的所述电池正极参数输入至所述极限扩散电流表达式，得到第一极限扩散电流估计值；

根据所述第一极限扩散电流估计值和所述极限扩散电流仿真值，获得固相传输修正值；

将待选设计方案中的电池正极参数输入至所述极限扩散电流表达式，得到第二极限扩散电流估计值；

根据所述第二极限扩散电流估计值和所述固相传输修正值的差值，获得所述待选设计方案中的所述电池正极参数对应的极限扩散电流修正值；

获得实际需求放电电流，并利用所述实际需求放电电流与所述极限扩散电流修正值比较，确定所述电池正极参数的取值范围。

在其中一个实施例中，根据所述数值模型，获取正极-集流体界面液相锂离子浓度刚好为零时的放电电流值，作为极限扩散电流仿真值的步骤包括：

以放电倍率为变量，以所述正极-集流体界面液相锂离子浓度刚好为零为目标，对所述数值模型进行计算。

在其中一个实施例中，所述极限扩散电流表达式为：

其中，F为法拉第常数，L、ε分别为厚度、孔隙率，下标pos、sep分别表示正极、隔膜，为液相扩散系数关于浓度的积分项。

在其中一个实施例中，获得实际需求放电电流的步骤包括：

根据设计容量及实际放电需求计算所述实际需求放电电流。