[发明专利]模拟电池产热率的方法、装置、介质

说明书

本发明提供了一种模拟电池产热率的方法、装置、介质。其中方法包括：确定所述电池的电化学几何模型，所述电化学几何模型包括正极集流体域或负极集流体域；将所述电化学几何模型作为热源，获得所述电池的热模型；根据所述热模型进行电池产热率模拟。本发明所述的模拟电池产热率的方法能够精确的进行电性能模拟及产热率计算。

技术领域

本发明涉及锂离子电池性能参数模拟技术领域，特别涉及一种模拟电池产热率的方法、装置、介质。

背景技术

锂离子电池已广泛应用于涉及储能的各个领域，特别是在新能源电动汽车领域，锂离子电池的能量密度是决定电动汽车续航里程长短的关键因素之一。有限元技术在锂电热仿真中的应用，并以程序开发的方式对电池模型进行了参数化的二次开发，在锂电动力系统的电性能仿真中有重要的参考价值。通过数值仿真技术在电池领域的应用，建立相应的锂离子电池模型研究电池的电热特性，能够有效缩短设计周期，节约时间和成本。锂离子电池的充放电过程涉及电化学反应、产热、正负极颗粒的膨胀收缩等复杂情况，要较为准确的建模，就需要建立相应的电化学模型、热模型进行耦合。其中，基于电化学机理建模尤为重要。锂离子从正极颗粒内部扩散、在电极表面的脱嵌反应、在电解液中的迁移与扩散、在负极颗粒表面的再嵌入反应以及其余副反应的进行，会产生一系列的热，包括物理热源及化学热源，只有较为准确的把握每一阶段的产热特性，才能更好的预测电芯性能，降低热失控的发生。目前，在建立电化学几何模型时不考虑正负集流体在有电流存在下的产热情况，忽略了温度的不均一性，并且外接的定向电流的流经路线本身也会改变极耳处的最高温度点，使温度分布和电流密度分布存在误差。

由此，如何合理的建立锂离子电池模型，并精确的进行电性能模拟及产热率计算成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种模拟电池产热率的方法，以精确的进行电性能模拟及产热率计算。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种模拟电池产热率的方法，包括：

确定所述电池的电化学几何模型，所述电化学几何模型包括正极集流体域或负极集流体域；

将所述电化学几何模型作为热源，获得所述电池的热模型；

根据所述热模型进行电池产热率模拟。

进一步地，本发明实施例介绍的模拟电池产热率的方法，所述电化学几何模型通过以下方式获得：

将所述电池沿由正极指向负极的方向划分为多个域，所述多个域至少包括正极集流体域或负极集流体域；

获得所述电池多个域及相邻域之间的界面，在所述模拟温度下的物性参数的测量值，根据所述物性参数的测量值形成预设模型，所述物性参数包括多个所述域的几何尺寸、材料属性、电池性能；

确定所述电池的离子在传导过程中的计算方程，所述传导过程包括传质过程和/或传热过程；

设置边界条件；

将所述电池的离子传导过程中的计算方程加载至所述预设模型，应用所述边界条件使所述预设模型收敛，将收敛后的模型确定为所述电化学几何模型。

进一步地，本发明实施例介绍的模拟电池产热率的方法，所述热模型通过以下方式获得：

加载所述电化学几何模型，对所述电化学几何模型进行几何处理；

为所述电化学几何模型的各所述域加载热场，获得各所述域的平均瞬态产热率，将所述平均瞬态产热率作为热场；

进行边界设置，所述电池的边界与环境之间存在热交换；

进行网格划分，即获得所述热模型。