[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

摘要

本发明公开了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，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；S4、构建基于有限元数值方法的数值求解算法；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。本发明实施例所提供的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，实现了电池内部特征的动态仿真与预测，在不损伤电池的情况下，高效预估电池分布特征，并有效降低电池设计成本和缩短设计周期。

主权项

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；

S4、构建基于有限元数值方法的数值求解算法；

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