[发明专利]一种预测锂离子电池材料及器件安全性能的仿真方法

权利要求书

1.一种预测锂离子电池材料及器件安全性能的仿真方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、采用扫描电镜、激光粒度测试方法获取电极材料的形貌和粒度分布特征，建立材料的物理模型；

步骤2、根据电极材料特点，设计锂离子电池的结构和配套材料体系，建立电池器件的物理模型；

步骤3、在材料的物理模型中应用固相扩散方程描述锂离子在其中的扩散行为，得到材料的第一数理模型，同时在电池器件的物理模型中，在电极、隔膜等各个组分上应用能量守恒、物质守恒、电荷守恒等方程，描述电池工作过程的物理化学反应，得到电池器件的第二数理模型；

步骤4、将第一数理模型和第二数理模型通过参数传递的方式进行耦合，得到第三数理模型；

步骤5、根据安全测试项目的不同，建立各种测试条件下电池产热的第四数理模型；将第三数理模型和第四数理模型进行耦合计算，预测电池材料和器件的安全性能。

2.根据权利要求1所述的预测锂离子电池材料及器件安全性能的仿真方法，其特征在于：所述的锂离子电池材料为正极材料和/或负极材料。

3.根据权利要求2所述的预测锂离子电池材料及器件安全性能的仿真方法，其特征在于：所述正极材料为镍钴锰三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂和/或磷酸锰锂中的一种或两种以上。

4.根据权利要求2所述的预测锂离子电池材料及器件安全性能的仿真方法，其特征在于：所述负极材料为人造石墨、天然石墨、中间相碳微球和/或钛酸锂中的一种或两种以上。

5.根据权利要求3或4所述的预测锂离子电池材料及器件安全性能的仿真方法，其特征在于：所述锂离子电池器件外壳为钢壳、铝壳或铝塑。

6.根据权利要求5所述的预测锂离子电池材料及器件安全性能的仿真方法，其特征在于：在步骤1中，选取二次颗粒尺寸为中位数的颗粒，在扫描电镜图样上随机选取至少100个点测试，取平均值后获得一次颗粒尺寸；根据实验结果，建立材料的物理模型。

7.根据权利要求6所述的预测锂离子电池材料及器件安全性能的仿真方法，其特征在于：在步骤5中，所述第四数理模型为过充的产热模型，所述产热模型测量的是电池充电至不同电压时，内部副反应如电解液分解、电极材料结构变化的产热情况。

8.根据权利要求7所述的预测锂离子电池材料及器件安全性能的仿真方法，其特征在于：在步骤5中，将第三数理模型计算得到的电池正常工作的产热量耦合到第四数理模型中，同时将第四数理模型得到的电池平均温度作为第三数理模型的反应温度。

9.根据权利要求7所述的预测锂离子电池材料及器件安全性能的仿真方法，其特征在于：步骤4的参数传递方式为：第一模型计算得到的活性材料表面的锂离子浓度作为第二模型中固液界面的锂离子浓度。