电化学阻抗谱的分析方法、系统、设备及计算机存储介质技术方案

本发明专利技术提供一种电化学阻抗谱的分析方法、系统、设备及计算机存储介质，所述电化学阻抗谱的分析方法包括：获取电池的电化学阻抗；检测所述电池的电化学阻抗，以判断所述电化学阻抗是否稳定；若是，则继续下一步骤；若否，则重新获取电化学阻抗；拟合一用于分析电池的电化学阻抗的分析模型；通过获取的电化学阻抗，验证所述分析模型的可靠性，并对其进行分峰处理。本发明专利技术所述电化学阻抗谱的分析方法、系统、设备及计算机存储介质实现了电化学阻抗谱分析分辨率精度高的效果，从而有针对性地指导锂离子电池的设计、开发与应用。开发与应用。开发与应用。

【技术实现步骤摘要】
电化学阻抗谱的分析方法、系统、设备及计算机存储介质


[0001]本专利技术属于锂离子电池分析
，涉及一种分析方法及系统，特别是涉及一种电化学阻抗谱的分析方法、系统、设备及计算机存储介质。

技术介绍

[0002]锂离子电池自问世以来因其能量密度高、循环寿命长、电压平台高等优点使其发展迅猛，市场规模迅速扩大，现已超过铅酸电池成为市场用量最大的化学电源。锂离子电池的应用领域也不断扩大，对锂离子电池的性能提出了更高的要求，常规的研究方法无法满足锂离子电池性能快速增长的要求，需要采用现代测试手段表征锂离子电池的结构，从而有针对性地锂离子电池的设计、开发与应用，实现快速提高锂离子电池性能的目的。
[0003]电化学阻抗谱是研究锂离子电池的一种重要工具，可以得到电池电化学机理和反应动力学等方面很多有效信息，能够指导锂离子电池的设计、开发与应用，推动锂离子电池的进一步发展。然而电化学阻抗谱因分辨率低等问题不能直接得到上述信息，因此需要借助其他分析手段对电化学阻抗谱进行深入的分析讨论。目前常用的电化学阻抗谱分析方法是等效电路模型，一种基于对锂离子电池材料、结构等深入了解的经验模型，在面对新材料或者对锂离子电池的结构等认识不足时，无法得到具有物理意义的等效电路模型，在实际应用中具有一定的局限性。
[0004]因此，如何提供一种电化学阻抗谱的分析方法、系统、设备及计算机存储介质，以解决现有技术电化学阻抗谱分析分辨率低等缺陷，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电化学阻抗谱的分析方法、系统、设备及计算机存储介质，用于解决现有技术电化学阻抗谱分析分辨率低的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术一方面提供一种电化学阻抗谱的分析方法，包括：获取电池的电化学阻抗；检测所述电池的电化学阻抗，以判断所述电化学阻抗是否稳定；若是，则继续下一步骤；若否，则重新获取电化学阻抗；拟合一用于分析电池的电化学阻抗的分析模型；通过获取的电化学阻抗，验证所述分析模型的可靠性，并对其进行分峰处理。于本专利技术的一实施例中，通过检测所述电池的电化学阻抗谱的阻抗实部和阻抗虚部的计算值，并将计算值与测量值进行比较，若计算值与测量值的误差小于等于误差阈值，则表示所述电化学阻抗稳定；若计算值与测量值的误差大于误差阈值，则表示所述电化学阻抗谱不稳定。于本专利技术的一实施例中，所述拟合一用于分析电池的电化学阻抗的分析模型的步骤包括：
[0007]选取径向基函数作为基函数；对所述径向基函数及其系数做线性和，并选取正则化拟合算法以形成用于分析电池的电化学阻抗的分析模型；选取智能优化算法对形成分析
模型过程中的过程参数进行优化，以得到最优的电化学阻抗分析模型。
[0008]于本专利技术的一实施例中，所述径向基函数为：RBF＝Φ
μ
(|x
‑
c|)；其中，x表示自变量，c表示给定中心值，μ表示高斯函数的形状因子，其大小与函数的半峰宽有关，Φ
μ
表示径向基函数的表达式，当径向基函数的核函数为Guassian函数时，Ф
μ
(x)＝exp(
‑
(μx)2)。
[0009]于本专利技术的一实施例中，所述拟合一用于分析电池的电化学阻抗的分析模型的步骤还包括通过一弛豫时间分布函数计算电化学阻抗，以形成用于分析电池的电化学阻抗的分析模型；所述弛豫时间分布函数为：τ表示时间常数，γ表示弛豫时间分布函数，lnτ表示时间常数的对数，x
m
表示第m个基函数的系数，lnτ
m
表示第m个基函数的中心值；用于分析电池的电化学阻抗的分析模型为：其中，Z
DRT
(f)表示电池的电化学阻抗，i表示虚数，ω＝2πf，f表示阻抗谱测量过程中选择的频率值。
[0010]于本专利技术的一实施例中，选取正则化拟合算法以形成用于分析电池的电化学阻抗的分析模型的步骤包括：利用通过所述弛豫时间分布函数计算得到的电化学阻抗及测量得到的阻抗形成一目标函数；选取正则化拟合算法，通过对目标函数施加一定的约束项，以形成引入约束项的目标函数；所述引入约束项的目标函数由计算的电化学阻抗与测量阻抗之间的差的平方和及正则化项组成；当引入约束项的目标函数达到预设的目标值时形成的电化学阻抗分析模型视为最优分析模型。
[0011]于本专利技术的一实施例中，电化学阻抗与测量阻抗之间的差的平方＝电化学阻抗的实部与测量阻抗的实部之间的差的平方和+电化学阻抗的虚部与测量阻抗的虚部之间的差的平方和；正则化项＝正则化参数*约束项，其中正则化参数是用来平衡两项之间的比例，防止过拟合和欠拟合现象的发生。
[0012]于本专利技术的一实施例中，采用智能优化算法，通过迭代的方法实现对形成分析模型过程中所涉及到的参数进行优化，以形成最优的电化学阻抗分析模型，过程参数包括形状因子、正则化参数、正则化矩阵、基函数的数量；其中，迭代过程的预设截止条件包括两种，一种是达到最大迭代次数，另一种是目标函数达到目标值；当达到预设截止条件时的过程参数视为最优的过程参数，并应用于电池的电化学阻抗分析模型的拟合过程中。
[0013]本专利技术另一方面提供一种电化学阻抗谱的分析系统，包括：获取模块，用于获取电池的电化学阻抗；检测模块，用于检测所述电池的电化学阻抗，以判断所述电化学阻抗是否稳定；若是，则调用一拟合模块；若否，则调用所述获取模块重新获取电化学阻抗；拟合模块，用于拟合一用于分析电池的电化学阻抗的分析模型；验证模块，用于通过获取的电化学阻抗，验证所述分析模型的可靠性，并对其进行分峰处理。
[0014]本专利技术又一方面提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述电化学阻抗谱的分析方法。
[0015]本专利技术最后一方面提供一种电化学阻抗谱的分析设备，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述电化学阻抗谱的分析设备执行所述电化学阻抗谱的分析方法。
[0016]如上所述，本专利技术所述的电化学阻抗谱的分析方法、系统、设备及计算机存储介
质，具有以下有益效果：
[0017]本专利技术所述电化学阻抗谱的分析方法、系统、设备及计算机存储介质通过对弛豫时间分布函数进行后处理得到锂离子电池内部电化学过程的相关信息，有效地分离和量化了锂离子电池内部电化学过程，实现了电化学阻抗谱分析分辨率精度高的效果，从而有针对性地指导锂离子电池的设计、开发与应用。
附图说明
[0018]图1显示为本专利技术的电化学阻抗谱的分析方法于一实施例中的流程示意图。
[0019]图2显示为本专利技术的商用锂离子电池的电化学阻抗谱的示例图。
[0020]图3显示为本专利技术的电化学阻抗的Kramers
‑
Kronig检测结果示意图。
[0021]图4显示为本专利技术的径向基函数的示例图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学阻抗谱的分析方法，其特征在于，包括：获取电池的电化学阻抗；检测所述电池的电化学阻抗，以判断所述电化学阻抗是否稳定；若是，则继续下一步骤；若否，则重新获取电化学阻抗；拟合一用于分析电池的电化学阻抗的分析模型；通过获取的电化学阻抗，验证所述分析模型的可靠性，并对其进行分峰处理。2.根据权利要求1所述的电化学阻抗谱的分析方法，其特征在于，通过检测所述电池的电化学阻抗谱的阻抗实部和阻抗虚部的计算值，并将计算值与测量值进行比较，若计算值与测量值的误差小于等于误差阈值，则表示所述电化学阻抗稳定；若计算值与测量值的误差大于误差阈值，则表示所述电化学阻抗谱不稳定。3.根据权利要求1所述的电化学阻抗谱的分析方法，其特征在于，所述拟合一用于分析电池的电化学阻抗的分析模型的步骤包括：选取径向基函数作为基函数；对所述径向基函数及其系数做线性和，并选取正则化拟合算法以形成用于分析电池的电化学阻抗的分析模型；选取智能优化算法对形成分析模型过程中的过程参数进行优化，以得到最优的电化学阻抗分析模型。4.根据权利要求3所述的电化学阻抗谱的分析方法，其特征在于，所述径向基函数为：RBF＝Φ
μ
(|x
‑
c|)；其中，x表示自变量，c表示给定中心值，μ表示高斯函数的形状因子，其大小与函数的半峰宽有关，Φ
μ
表示径向基函数的表达式，当径向基函数的核函数为Guassian函数时，Ф
μ
(x)＝exp(
‑
(μx)2)。5.根据权利要求3所述的电化学阻抗谱的分析方法，其特征在于，所述拟合一用于分析电池的电化学阻抗的分析模型的步骤还包括通过一弛豫时间分布函数计算电化学阻抗，以形成用于分析电池的电化学阻抗的分析模型；所述弛豫时间分布函数为：τ表示时间常数，γ表示弛豫时间分布函数，lnτ表示时间常数的对数，x
m
表示第m个基函数的系数，lnτ
m
表示第m个基函数的中心值；用于分析电池的电化学阻抗的分析模型为：其中，Z
DRT
(f)表示电池的电化学阻抗，i表示虚数，ω＝2πf，f表示阻抗谱测量过程中选择的频率值。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：方小红，王春林，朱广焱，张鹏博，谈文，
申请(专利权)人：上海派能能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：