金属锂沉积的预测方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术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。

Prediction Method, Device and Electronic Equipment of Lithium Deposition

The invention provides a prediction method, device and electronic equipment for lithium metal deposition, which relates to the field of battery analysis technology. The method includes: acquiring model parameters of lithium ion batteries; establishing electrochemical thermal coupling model of lithium ion batteries based on the model parameters; in which the electrochemical thermal coupling model includes several key parameters varying with temperature; and according to the electrochemical thermal coupling model. By combining the model and the preset conditions of lithium metal deposition, the lithium metal deposition during the charging process of lithium ion batteries was determined. Based on the electrochemical-thermal coupling model considering the influence of temperature inside the battery, the condition of triggering lithium metal deposition was introduced to realize the quantitative characterization of lithium metal deposition and improve the accuracy of prediction results.

【技术实现步骤摘要】
金属锂沉积的预测方法、装置及电子设备
本专利技术涉及电池分析
，尤其是涉及一种金属锂沉积的预测方法、装置及电子设备。
技术介绍
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。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，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之后，所述方法还包括：根据所述金属锂沉积情况，生成在每个所述设定时刻下各个所述设定位置处的析锂曲线图和/或每个所述设定位置处在各个所述设定时刻下的析锂曲线图。第二方面，本专利技术实施例还提供一种金属锂沉积的预测装置，应用于锂离子电池；所述装置包括：获取模块，用于获取所述锂离子电池的模型参数；建立模块，用于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；确定模块，用于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。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，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。第三方面，本专利技术实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面或其任一种可能的实施方式所述的方法。第四方面，本专利技术实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述第一方面或其任一种可能的实施方式所述方法。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例中，先获取锂离子电池的模型参数；再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；最后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。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种金属锂沉积的预测方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的另一种金属锂沉积的预测方法的流程图；图3为本专利技术实施例提供的一种金属锂沉积的预测装置的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的另一种金属锂沉积的预测装置的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。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。传统以结果为导向的实验方法在进行研究时，需要消耗大量的人力、物力，并且，得到的结果难以实时和定量的反映电池内部变化。数值仿真技术成为研究这类封闭系统的有效手段。现有仿真方法研究锂沉积现象时，忽略了电池内部温度的影响。电化学反应过程的很多关键参数会随着温度的不同而变化，影响反应过程。同时，电池工作过程的生热速率也会影响电化学过程，即，温度与电化学过程是相互影响的耦合关系。基于此，本专利技术实施例提供的一种金属锂沉积的预测方法、装置及电子设备，将关键参数处理成随温度变化的函数，可以实现对金属锂沉积的定量表征，提高预测结果的准确度。为便于对本实施例进行理解，首先对本专利技术实施例所公开的一种金属锂沉积的预测方法进行详细介绍。实施例一：本专利技术实施例提供了一种金属锂沉积的预测方法，该方法应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属锂沉积的预测方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种金属锂沉积的预测方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，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。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤依伟，
申请(专利权)人：汤依伟，
类型：发明
国别省市：广东,44