[发明专利]锂电池焊接形状的设计仿真方法

说明书

本发明涉及电池设计制造技术领域，提供了一种锂电池焊接形状的设计仿真方法。包括如下步骤：取初始原型电池样品，进行恒流放电测试；取初始原型电池样品，进行脉冲放电测试；确定原型电池样品的优化几何参数，建立焊接部件的三维实体模型；将模型文件导入仿真平台，形成焊接轮廓面。通用性强，可适用不同材料体系和容量大小的电池。

技术领域

本发明涉及电池设计制造技术领域，特别是涉及一种锂电池焊接形状的设计仿真方法。

背景技术

对于锂离子电池系统，无论是软包电池单体、方型电池单体、圆柱电池单体，还是电池模块及系统，均存在大量的焊接结构，例如软包电池的芯包与极耳、芯包与软连接片、软连接片和极柱等。焊接结构主要起到紧固、导电及导热作用，直接影响电池及系统的整体性能及生产效率。因此，焊接结构的设计优化是电池设计及制造的重要环节。

现有方法可以实现对焊接内阻的测量，帮助工程师进行设计选择，但一方面该方法只能测量焊接二维区域的平均内阻，无法获取通过焊接的电传导和热传导性能及分布情况；另一方面，该方法要求对样品进行测试，即每种形式的焊接形状都需要有对应的样品才能进行测试和对比，通用性差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种锂电池焊接形状的设计仿真方法，通用性强，可适用不同材料体系和容量大小的电池。

根据本发明实施例的锂电池焊接形状的设计仿真方法，包括如下步骤：

步骤1，取初始原型电池样品，进行恒流放电测试，获取电池的端电压、正负极耳的温度和电池表面中心的温度；

步骤2，取初始原型电池样品，进行脉冲放电测试，获取不同设定荷电状态下电池开始放电时的电池端电压的瞬间下降值、放电结束后电池端电压的瞬间跃升值、放电电流以及电池端电压的零输入响应；

步骤3，建立锂电池放电过程和脉冲放电后静置状态的二阶等效电路模型表达式：

其中，U_OCV为对应设定荷电状态值下的开路电压，R₁和R₂为基于静置状态的极化电阻，C₁和C₂为基于静置状态的极化电容；

步骤4，计算每个设定荷电状态值下的欧姆内阻R₀：

其中，R_0，N为第N个设定荷电状态值下的欧姆内阻；U_down为放电时的电池端电压的瞬间下降值；U_up为放电结束后电池端电压的瞬间跃升值；I为放电电流；

步骤5，计算放电过程的电压：

计算放电过程的发热功率：

P＝I²[R₀(SOC)+R₁(SOC)+R₂(SOC)]

步骤6，确定原型电池样品的优化几何参数，建立焊接部件的三维实体模型，并保存模型文件；

步骤7，将模型文件导入仿真平台，进行模型处理和网格划分，在接触面建立焊接结构轮廓线，通过线分割，形成焊接轮廓面。

根据本发明实施例的一种锂电池焊接形状的设计仿真方法，通用性强，可适用不同材料体系和容量大小的电池，基于所建立的数字化电池模型，可以获得电池内部焊接区域的电流分布和温度分布等无法通过实验获取的信息，而且只需对原型电池进行测试，各种焊接形状的设计选择过程无需再制作样品，既节省了制作成本，又节省了电池开发优化的周期。