[发明专利]锂离子电池电化学模型电极层结构参数的确定方法

说明书

本申请涉及一种锂离子电池电化学模型电极层结构参数的确定方法。包括提供电极层样品，并获取电极层样品的几何参数和第一状态参数。根据几何参数和第一状态参数，获取电极层样品的第二状态参数。根据颗粒粒径分布函数、电极层样品的活性物质颗粒粒径、电极层样品的孔隙率以及浆料组分的体积分数，获取锂离子电池电化学模型电极层结构参数。上述方法充分地使用了与电极层结构相关的信息，并且提高模型的计算精度，可进一步满足目前产业界对电极层模型的使用需求。并且，在进行模型计算时，不需要对电池电化学模型中的控制方程进行调整，只需对与电极层结构相关的电极层结构参数进行修正即可，保证了模型具有较低的计算成本。

技术领域

本申请涉及电池测试领域，特别是涉及一种锂离子电池电化学模型电极层结构参数的确定方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应等优点，与其他电池相比，是目前最适合于电动汽车的动力源。针对锂离子电池电极层电化学性能的仿真与模拟也一直是目前研究的热点话题，目前使用最为广泛的锂离子电极层电池电化学模型是由Newman团队开发的准二维均质电极层模型（以下简称准二维模型）。

在准二维模型中，对于模型仿真精度有较大影响的等效参数主要是液相传质的曲折系数以及颗粒的粒径。针对液相传质过程的曲折系数，一般使用Bruggeman关系来进行修正，但该关系式过于简单，与实际结构偏差较大；针对颗粒粒径，由于实际的活性物质颗粒粒径存在分布，因此一般选用D50（小于该粒径的颗粒数目占所有颗粒数目的50%）来作为模型的输入，但在颗粒粒径较为分散的情况下，D50会带来较大的偏差。因此有效且合理的确定方法对于准二维模型的精度来说是十分重要的。

发明内容

基于此，本申请提供一种锂离子电池电化学模型电极层结构参数的确定方法，以确保在不明显增加计算成本的基础上，有效提高准二维模型的计算精度。

一种锂离子电池电化学模型电极层结构参数的确定方法，包括：

提供电极层样品，并获取所述电极层样品的几何参数和第一状态参数，所述几何参数包括极片面密度、极片厚度、浆料组分的质量分数以及浆料组分的密度，所述第一状态参数包括颗粒粒径分布函数和所述电极层样品的活性物质颗粒粒径；

根据所述极片面密度、所述极片厚度、所述浆料组分的质量分数以及所述浆料组分的密度，获取电极层样品的第二状态参数，所述第二状态参数包括电极层样品的孔隙率和浆料组分的体积分数；

根据所述颗粒粒径分布函数、所述电极层样品的活性物质颗粒粒径、所述电极层样品的孔隙率以及所述浆料组分的体积分数，获取锂离子电池电化学模型电极层结构参数，所述锂离子电池电化学模型电极层结构参数包括电极片曲折系数和电极片颗粒粒径。

在其中一个实施例中，利用所述极片面密度、所述极片厚度、所述浆料组分的质量分数以及所述浆料组分的密度，获取所述电极层样品的孔隙率，所述电极层样品的孔隙率的表达式为：

式中， 为极片面密度， 为极片的厚度， 、以及 分别为活性物质的质量分数、粘结剂的质量分数以及导电剂的质量分数， 、 以及 分别为活性物质的密度、粘结剂的密度以及导电剂的密度。

在其中一个实施例中，所述浆料组分包括活性物质的体积分数，利用所述浆料组分的质量分数以及所述浆料组分的密度，获取所述活性物质的体积分数，所述活性物质的体积分数的表达式为：

式中， 为活性物质的体积分数， 、以及 分别为活性物质的质量分数、粘结剂的质量分数以及导电剂的质量分数， 、 以及 分别为活性物质的密度、粘结剂的密度以及导电剂的密度。