一种电池极耳的优化方法
专利汇可以提供一种电池极耳的优化方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 电池 极 耳 的优化方法，属于锂电池技术领域，包括以下步骤：选取不同处的极耳 温度 及锂电池整体温差作为优化目标；获取电池 基础 参数；建立锂电池电化学-热耦合模型；将电池电化学-热耦合模型的计算值与实际测量值结果进行对比；对所述电池电化学-热耦合模型放电过程进行热分析，并根据热分析结果确定优化后极耳分布 位置 。本发明通过改变极耳位置来获得放电时锂电池的热分布，并根据已有结果进行热分析，大大地降低了 锂离子电池 优化所需要的人 力 物力和财力，提高了锂电池优化效率。，下面是一种电池极耳的优化方法专利的具体信息内容。
1.一种电池极耳的优化方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、选取不同处的极耳温度及锂电池整体温差作为优化目标；
步骤二、获取电池基础参数；
步骤三、建立锂电池电化学-热耦合模型：
(1)建立电化学模型：用线段表示电极的不同组成，在不同电极处社会组不同微分方程或者偏微分方程进行描述，其中，
正极和负极采用如下方程进行描述：
其中cs为固相中锂的体积浓度，t为时间，Ds为固相中锂的扩散系数，r为活性材料颗粒径向半径；
边界条件为：
其中jloc,i为局部反应电流密度，R为通用气体常数8.314(J·mol-1·K-3)；
锂离子在液相中的传递采用如下方程进行描述：
其中ε为体积分数，ce为固相中锂的体积浓度，De为固相中锂的扩散系数，Sa为球形颗粒单位体积有效反应面积，F为法拉第常数96487(C·mol-1)，t+为锂离子迁移数；
边界条件为：
其中x为正极荷电状态，L为厚度；
负极与正极的电化学过程采用Butler-Volmer方程进行描述：
其中j0,i为交换电流密度，ηi表示过电势；
j0,i采用如下公式进行计算：
其中k为导电率，αa,i表示阳极电迁移数，αc,i表示阴极电迁移数，R为通常气体常数，其数值为8.314(J·mol-1K-3)，c1，surf,1i表示固相颗粒表面锂离子浓度，上标αa,i和αc,i的不同分别表示阳极和阴极；
ηi采用如下公式进行计算：
其中ψ为电势，U为平衡电势，下标1，2分别表示固相和液相，i表示所在区域为阳极或阴极；
采用如下公式对Ui进行修正：
其中T为温度，ref为参考值，Uref，i为参比温度下的平衡电势，Tref表示参考温度， 为电极的电压随温度系数；
在正负极集流体中的电荷传递采用如下公式进行描述：
其中σ为电导率；
考虑到电极的固相颗粒与电解液界面有双电层影响，采用如下公式进行描述：
当电流不能通过电极与隔膜界面时：
其中p为正极，n为负极，cc为集流体，sep为隔膜；
当负极极耳电势为零时：
正极极耳加载的平均电流密度采用如下公式进行描述：
液相中离子电荷守恒采用如下公式进行描述：
其中ψ表示电势，f表示电解液活化系数，t+表示锂离子传递系数，c表示浓度，K2液相反应速率；下标1，2分别表示固相和液相，下标i表示方程所在的正极或者负极区域；
当集流体表面不存在电解液时：
其中ψ2表示液相电势，Ln,cc表示负极集流体长度，Ln表示负极长度，Lspe表示隔膜长度，Lp表示正极长度；
(2)建立三维模型：采用如下公式进行描述：
根据产热机制的差异，电池在工作过程中的产热可分解为：欧姆压降引起的的欧姆热(Qohmic)、极化产热(Qact)和熵变引起的电化学反应热(Qrea)，并分别采用如下公式进行描述：
极化产热：
电化学反应热：
离子欧姆产热：
电子欧姆产热：
Qtot＝Qohmic，1+Qohmic，2，+Qrea+Qact (22)
其中ψ表示电势，f表示电解液活化系数，t+表示锂离子传递系数，c表示浓度，K2液相反应速率；下标1，2分别表示固相和液相，下标i表示方程所在的正极或者负极区域；
其中ρ为材料密度，C为材料比热容，K为材料导热系数；
当电池与外界环境处于热平衡时：
其中h为电池表面换热系数，Tamb为环境温度；
步骤四、将电池电化学-热耦合模型测得的仿真数据与实测数据进行对比；
步骤五、对所述电池电化学-热耦合模型放电过程进行热分析，并根据热分析结果确定优化后极耳分布位置。
2.根据权利要求1所述的电池极耳的优化方法，其特征在于：所述步骤一中极耳温度包括单侧极耳温度或双侧极耳温度。
3.根据权利要求1所述的电池极耳的优化方法，其特征在于：所述步骤二中基础参数包括电池电极结构参数、电极材料动力学参数和电极材料物性参数。
4.根据权利要求1所述的电池极耳的优化方法，其特征在于：所述步骤三中电化学-热耦合模型具体为双向耦合的准二维电化学模型和三维热模型。
5.根据权利要求1所述的电池极耳的优化方法，其特征在于：所述步骤四中仿真数据为电池不同倍率的放电电压和放电过程中的最高温度及最低温度计算值。
6.根据权利要求5所述的电池极耳的优化方法，其特征在于：所述步骤四中对比误差小于5％。
7.根据权利要求1所述的电池极耳的优化方法，其特征在于：所述步骤五中热分析为依次将所述待优化锂离子电池的极耳位置参数作为待优化参数，根据所述待优化参数的取值选取备选参数，依次将备选参数输入进已建立的电池电化学-热耦合模型中。
一种电池极耳的优化方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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