[发明专利]金属锂沉积的预测方法、装置及电子设备

说明书

本发明提供了一种金属锂沉积的预测方法、装置及电子设备，涉及电池分析技术领域，该方法包括：获取锂离子电池的模型参数；根据该模型参数建立锂离子电池的电化学热耦合模型；其中，该电化学热耦合模型包括多个随温度变化的关键参数；根据该电化学热耦合模型和预设的金属锂沉积条件，确定锂离子电池充电过程中的金属锂沉积情况。这样在建立考虑了电池内部温度影响的电化学热耦合模型的基础上，引入触发金属锂沉积的条件，实现了对金属锂沉积的定量表征，提高了预测结果的准确度。

技术领域

本发明涉及电池分析技术领域，尤其是涉及一种金属锂沉积的预测方法、装置及电子设备。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子(Li⁺)在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

锂离子电池在大倍率或低温条件下进行充电时，容易造成金属锂沉积并形成枝晶，引发安全问题。由于锂离子电池是个封闭的系统，工作过程中内部发生的细微变化难以通过实验方法进行实时并且定量的表征。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金属锂沉积的预测方法、装置及电子设备，以实现对金属锂沉积的定量表征，提高预测结果的准确度。

第一方面，本发明实施例提供了一种金属锂沉积的预测方法，应用于锂离子电池；所述方法包括：

获取所述锂离子电池的模型参数；

根据所述模型参数建立所述锂离子电池的电化学热耦合模型；其中，所述电化学热耦合模型包括多个随温度变化的关键参数；

根据所述电化学热耦合模型和预设的金属锂沉积条件，确定所述锂离子电池充电过程中的金属锂沉积情况。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述根据所述模型参数建立所述锂离子电池的电化学热耦合模型，包括：

根据所述模型参数建立所述锂离子电池在厚度方向上的几何模型；

根据所述几何模型建立电化学热耦合模型；其中，所述电化学热耦合模型包括电化学模型和热模型。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述根据所述几何模型建立电化学热耦合模型，包括：

将电荷守恒方程和物料守恒方程应用于所述几何模型，建立所述电化学模型；

将能量守恒方程应用于所述几何模型，建立所述热模型。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述金属锂沉积条件包括所述锂离子电池负极的固相电势小于或等于所述锂离子电池负极的液相电势，或者所述锂离子电池负极的固相锂离子浓度值达到预设的嵌锂浓度阈值；所述关键参数包括组分的扩散系数、电解液电导率和电极反应的交换电流密度。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述根据所述电化学热耦合模型和预设的金属锂沉积条件，确定所述锂离子电池充电过程中的金属锂沉积情况，包括：

根据所述电化学热耦合模型计算所述锂离子电池的负极在充电过程中的多个设定时刻下多个设定位置处的沉积参数值；其中，所述沉积参数值包括所述固相电势、所述液相电势和所述固相锂离子浓度值；

根据所述沉积参数值和所述金属锂沉积条件，确定所述锂离子电池在每个所述设定时刻下每个所述设定位置处是否发生金属锂沉积的金属锂沉积情况。