[发明专利]多层叠片结构锂离子电池的内部分布特征仿真分析方法

权利要求书

1.一种多层叠片结构锂离子电池的内部分布特征仿真分析方法，其特征在于，包括步骤：

S1、建立锂离子电池数据库；

S2、建立多层叠片结构锂离子电池几何模型；

S3、建立锂离子电池电化学及热效应数值模型；

步骤S3中，建立锂离子电池电化学及热效应数值模型包括：

S31、构建锂离子在活性物质和电解液中的传质方程；具体为：

其中，c_1,i代表固相锂离子浓度，D_1,i代表固相扩散系数；r代表材料颗粒径向；

c₂代表液相锂离子浓度；S_a,i代表活性材料比表面积；代表有效电解液扩散系数；

S32、构建电子在电池内部分布的微分方程；具体为：

σ_c集流体电导率；J_i代表体积电流密度；

代表固相有效电导率；C_d代表比表面电容；

t₊代表离子迁移数；代表电解液有效电导率；R为理想状态气体常数，T为电池温度；

S33、构建热量在电池内部传输的传热微分方程；具体为：

其中ρ_i,C_p,i和k_i分别为密度、比热容、和热导率；

固相电势；固相电势；t₊代表离子迁移数；代表电解液有效电导率；

h是电池表面与环境的热交换系数(W m^-2K^-1)；d是垂直于电池表面方向上的热量传递特征长度；T_amb是环境温度；

S34、构建电极/电解液界面反应的电化学反应方程；具体为：

j_loc,i为局部电流密度，j_0,i为交换电流密度，η_i为过电势；

F为法拉第常数、k_i为电极界面反应动力学常数；c_1,max,i代表最大固相锂离子浓度；c_1,sur,i代表表面固相锂离子浓度；α_a,i代表阳极电迁移数；α_c,i代表阴极电迁移数；

S4、构建基于有限元数值方法的数值求解算法；

步骤S4中，所述基于有限元数值方法的数值求解算法，包括：边界条件定义、网格划分及分步求解器；

步骤S4中，构建基于有限元数值方法的数值求解算法包括：

S41、建立模型与参数的相互调用关系；

S42、添加模型的边界条件和初始条件；

S43、对锂离子电池几何模型进行网格划分；

S44、采用瞬态求解；

S5、计算并输出锂离子电池内部分布特征，并生成电池内部分布特征图像。

2.如权利要求1所述的多层叠片结构锂离子电池的内部分布特征仿真分析方法，其特征在于，所述多层叠片结构锂离子电池为由隔膜、第一负极活性物质、铜箔、第二负极活性物质、第一正极活性物质、铝箔和第二正极活性物质组成的电芯实体。

3.如权利要求1所述的多层叠片结构锂离子电池的内部分布特征仿真分析方法，其特征在于，步骤S1中，建立锂离子电池数据库包括：

S11、获取锂离子电池材料参数；

S12、根据获取的锂离子电池材料参数，获取对应的参数函数。

4.如权利要求1所述的多层叠片结构锂离子电池的内部分布特征仿真分析方法，其特征在于，步骤S2中，建立多层叠片结构锂离子电池几何模型包括：

S21、获取多层叠片结构锂离子电池的尺寸特征；

S22、根据获取的锂离子电池尺寸特征，建立多层叠片结构锂离子电池几何模型。

5.如权利要求1所述的多层叠片结构锂离子电池的内部分布特征仿真分析方法，其特征在于，步骤S5中，通过计算，输出锂离子电池内部的具有时空多样性的分布特征，并生成电池内部分布特征图像。