一种构建锂离子电池卷芯电路模型的方法技术

本发明专利技术涉及一种构建锂离子电池卷芯电路模型的方法，包括：（1）对卷芯外加电压，使其升到指定电压，并记录外加电压的维持时间；（2）撤去外加电压，记录此后不同时刻卷芯两端的电压值；（3）将卷芯的电压随时间变化的曲线进行拟合，得到电压随时间变化的函数；（4）根据拟合曲线得到的函数构建卷芯的电路模型。本发明专利技术所述的构建锂离子电池卷芯电路模型的方法，简单易行，便于操作，能有效地模拟卷芯的充放电特性，也为短路设备的设计选型、精度判断和测试参数的设定提供方法和思路。

A method for constructing the core circuit model of lithium ion battery

The invention relates to a method for constructing a circuit model of lithium-ion batteries, which comprises: (1) applying an applied voltage to the coil core to raise it to a specified voltage and recording the duration of the applied voltage; (2) removing the applied voltage and recording the voltage values at both ends of the coil core at different times thereafter; (3) changing the voltage of the coil core with time Fitting the curve to get the function of voltage changing with time; (4) Constructing the circuit model of the coil according to the function of the curve. The method for constructing the circuit model of lithium ion battery coil core is simple and easy to operate, can effectively simulate the charge and discharge characteristics of the coil core, and provides a method and idea for the design and selection of short circuit equipment, the accuracy judgment and the setting of test parameters.

【技术实现步骤摘要】
一种构建锂离子电池卷芯电路模型的方法
本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种构建锂离子电池卷芯电路模型的方法。
技术介绍
锂离子电池是一种工作电压高、能量密度大、循环寿命长的二次电池，广泛应用于数码产品、储能和动力能源行业。锂离子电池的充放电主要利用锂离子在正负极之间来回穿梭来实现的，这就要求电池内部的隔膜可传导锂离子，同时对电子绝缘。当隔膜存在缺陷时，会造成电池的自放电增加，循环性能的下降；而隔膜失去电子绝缘性能时，更会造成电池正负极短路、从而引起起火爆炸等严重事故。因此，在电池制造过程中对卷芯进行短路测试至关重要。目前常用的短路测试设备的电路设计都是将卷芯简化为电容电阻并联的模型来进行处理的，然而卷芯结构较复杂，在不同工序下的状态也存在较大的差别，不能用单一的模型来进行简化。明确的卷芯电路模型对于设备选型、精度评估和测试标准的制定起着重要作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种构建锂离子电池卷芯电路模型的方法，能有效地模拟卷芯的充放电特性，为短路设备的设计选型、精度判断和测试参数的设定提供方法和思路。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种构建锂离子电池卷芯电路模型的方法，包括以下步骤：（1）对卷芯外加电压，使其升到指定电压，并记录外加电压的维持时间；（2）撤去外加电压，记录此后不同时刻卷芯两端的电压值；（3）将卷芯的电压随时间变化的曲线进行拟合，得到电压随时间变化的函数；（4）根据拟合曲线得到的函数构建卷芯的电路模型。进一步的，所述对卷芯外加电压前该卷芯处于平压状态或未平压状态。进一步的，所述卷芯外加电压为50～1500V。进一步的，所述撤去外加电压后，测试卷芯两侧的电压的时间高于50ms。进一步的，所述将卷芯的电压随时间变化的曲线进行拟合采用指数函数的形式进行拟合。由上述技术方案可知，本专利技术所述的构建锂离子电池卷芯电路模型的方法，通过对卷芯加压至某一特定电压，然后撤去外加电压，记录不同时刻卷芯的电压值，再对卷芯的电压-时间曲线进行拟合，最后根据拟合结果构建电路模型。该方法简单易行，便于操作，能有效地模拟卷芯的充放电特性，也为短路设备的设计选型、精度判断和测试参数的设定提供方法和思路。附图说明图1是本专利技术平压状态下卷芯电路模型；图2是本专利技术未平压时卷芯的电路模型；图3是本专利技术拟合曲线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明：实施例1本实施例的一种构建锂离子电池卷芯电路模型的方法，包括以下步骤：S1：取一只卷芯，在平压状态下，对卷芯外加电压，直至卷芯电压升至500V，升压时间为40ms；S2：撤去外加电压，记录此后卷芯的电压变化，测试时间为360ms，测试过程中卷芯不对测试设备放电，数据由示波器读取；S3：将卷芯的电压随时间变化的曲线进行拟合，得到电压随时间变化的函数；该曲线由origin软件拟合，选择一阶指数拟合后直接得到结果。S4：根据拟合曲线得到的函数构建卷芯的电路模型。根据电压的衰减函数，卷芯的电路模型可分为两部分，其中一部分电压分压高（403.4V），且衰减值可忽略，另一部分电压分压低（38.2V），且有明显的衰减。由此判定卷芯的电路模型如图1所示，其中分压较高的部分电容C1较小，电阻R1较大，分压较低的部分电容C2大，但电阻R2小，且R1C1>>R2C2.通过万用表测试卷芯的电容为720nF，计算得到C1值788nF，C2值8300nF，R2值14kΩ，由于R1C1电路压降超出设备测试精度范围，因此R1需用其它方法测试。如果测试时间过短，电压变化小，拟合误差大，所以本实施例所述撤去外加电压后，测试卷芯两侧的电压的时间高于50ms。实施例2本实施例的一种构建锂离子电池卷芯电路模型的方法，包括以下步骤：S1：取一只卷芯，在未平压状态下，对卷芯外加电压，直至卷芯电压升至450V，升压时间为26.5ms；S2：撤去外加电压，记录此后卷芯的电压变化，测试时间为300ms，测试过程中卷芯不对测试设备放电，数据由示波器读取；S3：将卷芯的电压随时间变化的曲线进行拟合，得到电压随时间变化的函数；芯电压随时间的变化见图2中黑色曲线。由于卷芯为容性元件，因此放电曲线符合指数衰减，对曲线进行指数拟合后得到图2中白色曲线，电压随时间的衰减函数如图2所示。S4：根据拟合曲线得到的函数构建卷芯的电路模型：根据电压的衰减函数，卷芯的电路模型可分为两部分，其中一部分电压分压高（403.4V），且衰减值可忽略，另一部分电压分压低（38.2V），且有明显的衰减。根据卷芯的结构特征，正负极片之间存在隔膜和空气层，分别有不同的电阻率和介电常数，同时为卷芯提供了容性和阻性特征，由此判定卷芯的电路模型如图2所示，根据麦克斯韦-瓦格纳效应，其中分压较高的部分电容C1较小，电阻R1较大，分压较低的部分电容C2大，但电阻R2小，且R1C1>>R2C2.通过万用表测试卷芯的电容为720nF，计算得到C1值788nF，C2值8300nF，R2值14kΩ，由于R1、C1电路压降超出设备测试精度范围，因此R1需用其它方法测试。如果测试时间过短，电压变化小，拟合误差大，所以撤去外加电压后，本实施例测试卷芯两侧的电压的时间高于50ms。以上所述的实施例仅仅是对本专利技术的优选实施方式进行描述，并非对本专利技术的范围进行限定，在不脱离本专利技术设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本专利技术的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本专利技术权利要求书确定的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种构建锂离子电池卷芯电路模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对卷芯外加电压，使其升到指定电压，并记录外加电压的维持时间；（2）撤去外加电压，记录此后不同时刻卷芯两端的电压值；（3）将卷芯的电压随时间变化的曲线进行拟合，得到电压随时间变化的函数；（4）根据拟合曲线得到的函数构建卷芯的电路模型。

【技术特征摘要】
1.一种构建锂离子电池卷芯电路模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对卷芯外加电压，使其升到指定电压，并记录外加电压的维持时间；（2）撤去外加电压，记录此后不同时刻卷芯两端的电压值；（3）将卷芯的电压随时间变化的曲线进行拟合，得到电压随时间变化的函数；（4）根据拟合曲线得到的函数构建卷芯的电路模型。2.根据权利要求1所述的构建锂离子电池卷芯电路模型的方法，其特征在于：所述对卷芯外加电压前该卷...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓燕，宫璐，李骏林，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34