电池极片辊压仿真方法及装置与流程

1.本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池极片辊压仿真方法及装置。


背景技术：

2.在电池制造过程中，极片辊压是关键步骤，极片辊压的结果会极大幅度影响极片的性能，因此，极片的辊压工艺对电池制造尤为重要。为了提高辊压工艺，现有技术中，通过建立轧辊的实体模型，对辊压工艺进行模拟，实现对极片的轧制。但现有技术是从宏观角度进行仿真，仿真精度不高，从而导致电池性能不佳。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的是提供一种能够提高仿真精度的电池极片辊压仿真方法。
4.为达到上述目的，本发明提供了一种电池极片辊压仿真方法，用于提高仿真精度，其包括：
5.构建微观至介观尺度下的辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型；
6.根据预设的辊压参数，基于辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型，进行电池极片辊压的分子动力学模拟仿真，得到电池极片辊压仿真结果。
7.本发明实施例中，通过构建微观至介观尺度下的辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型；根据预设的辊压参数，基于辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型，进行电池极片辊压的分子动力学模拟仿真，得到电池极片辊压仿真结果，通过构建微观至介观尺度下的粗粒化粒子模型，基于分子动力学模拟，实现了微观角度上的电池极片辊压仿真，仿真精度更高。
8.本发明的另一个目的是提供一种能够提高仿真精度的电池极片辊压仿真装置。
9.为达到上述目的，本发明提供了一种电池极片辊压仿真装置，用于提高仿真精度，其包括：
10.粗粒化粒子模型构建模块，用于构建微观至介观尺度下的辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型；
11.分子动力学仿真模块，用于根据预设的辊压参数，基于辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型，进行电池极片辊压的分子动力学模拟仿真，得到电池极片辊压仿真结果。
12.本发明实施例中，通过设置粗粒化粒子模型构建模块，构建微观至介观尺度下的辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型；通过设置分子动力学仿真模块，根据预设的辊压参数，基于辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型，进行电池极片辊压的分子动力学模拟仿真，得到电池极片辊压仿真结果，通过构建微观至介观尺度下的粗粒化粒子模型，基于分子动力学模拟，实现了微观角度上的电池极片辊压仿真，仿真精度更高。
13.本发明的再一目的是提供一种能够提高电池极片辊压仿真精度的计算机设备。
14.为达到上述目的，本发明实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储
在存储器上并可在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电池极片辊压仿真方法。
15.从上述的描述可知，本发明实施例提供的计算机设备，通过构建微观至介观尺度下的辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型；根据预设的辊压参数，基于辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型，进行电池极片辊压的分子动力学模拟仿真，得到电池极片辊压仿真结果，通过构建微观至介观尺度下的粗粒化粒子模型，基于分子动力学模拟，实现了微观角度上的电池极片辊压仿真，仿真精度更高。
16.本发明的又一目的是提供一种能够提高电池极片辊压仿真精度的计算机可读存储介质。
17.为达到上述目的，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述电池极片辊压仿真方法的计算机程序。
18.本发明实施例提供的计算机可读存储介质，通过构建微观至介观尺度下的辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型；根据预设的辊压参数，基于辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型，进行电池极片辊压的分子动力学模拟仿真，得到电池极片辊压仿真结果，通过构建微观至介观尺度下的粗粒化粒子模型，基于分子动力学模拟，实现了微观角度上的电池极片辊压仿真，仿真精度更高。
附图说明
19.以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
20.图1是本发明实施例的电池极片辊压仿真方法的实现过程示意图；
21.图2是本发明具体实施例中步骤101的具体实现过程的示意图；
22.图3是本发明具体实施例的电池极片辊压仿真方法的实现过程示意图；
23.图4是本发明具体实例中仿真所用的粗粒化粒子模型的计算单元示意图；
24.图5是本发明具体实例中实际辊压试验结果和辊压仿真结果的比对图；
25.图6是本发明具体实例中辊轮粒子移动速度计算原理的示意图；
26.图7是本发明具体实例中辊压温度与辊压厚度关系示意图；
27.图8是本发明具体实例中辊压强度与涂层密度关系示意图；
28.图9是本发明具体实例中辊压强度与涂层厚度关系示意图；
29.图10是本发明具体实例中辊压强度与正极活性材料体积分数关系示意图；
30.图11是本发明具体实例中辊压强度与正极孔隙率关系示意图；
31.图12是本发明具体实例中辊压强度对放电容量影响的示意图；
32.图13是本发明实施例的电池极片辊压仿真装置的结构示意图；
33.图14是本发明具体实施例的电池极片辊压仿真装置的结构示意图；
34.图15是本发明实施例中一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
35.下面通过附图和实施例对本技术进一步详细说明。通过这些说明，本技术的特点和优点将变得更为清楚明确。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
36.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
37.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
38.为了提高极片辊压模拟仿真精度，本发明实施例提供一种电池极片辊压仿真方法，如图1所示，包括：
39.步骤101：构建微观至介观尺度下的辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型；
40.步骤102：根据预设的辊压参数，基于辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型，进行电池极片辊压的分子动力学模拟仿真，得到电池极片辊压仿真结果。
41.由上可知，通过构建微观至介观尺度下的辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型；根据预设的辊压参数，基于辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型，进行电池极片辊压的分子动力学模拟仿真，得到电池极片辊压仿真结果，通过构建微观至介观尺度下的粗粒化粒子模型，基于分子动力学模拟，实现了微观角度上的电池极片辊压仿真，仿真精度更高。
42.具体实施例中，首先构建微观至介观尺度下的辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型。具体实施例中，粗粒化粒子模型指的是将若干个原子或分子等效为一个的粗粒化小球，并不再考虑被等效的(或者说是粗粒化小球内部的)这些原子或者分子的状态，而只考虑粗粒化小球的状态以及不同粗粒化小球之间的作用力，这种构建出来的模型就是粗粒化粒子模型，即本具体实施例中构建的辊轮、涂覆材料和电池极片三者组成的整体的粗粒化粒子模型，在这个模型中只将三者分别等效为一个个的粗粒化小球，只考虑小球与小球之间的力场，而不考虑小球内部的原子或者分子的状态。
43.由于在进行粗粒化近似时，不同材料近似时根据实际材料不同，得到的粗粒化粒子大小不一致，可能在微观尺度，也可能在介观尺度下，但因电池尺寸的限制，绝非不可能在宏观尺度下，故本实施例中的微观至介观尺度是与宏观尺度相对的。其中，微观尺度是对应于小于晶粒尺寸的晶格缺陷系综的尺度范畴，或对应于包括显微组织在内的尺度范畴及对应于材料具有明显量子效应的尺度范畴等；介观尺度是指介观尺度就是指介于宏观和微观之间的尺度，一般认为它的尺度在纳米和毫米之间。
44.在本发明实施例中，构建微观至介观尺度下的辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型的具体过程，如图2所示，包括：
45.步骤201：在微观至介观尺度下，对辊轮、涂覆材料和电池极片进行粗粒化近似，得到多个辊轮粗粒化粒子、多个涂覆材料粗粒化粒子和多个电池极片粗粒化粒子，确定每个辊轮粗粒化粒子、每个涂覆材料粗粒化粒子和每个电池极片粗粒化粒子的尺寸参数；
46.步骤202：辨别任意两个粗粒化粒子之间的作用力参数，根据任意两个粗粒化粒子之间的作用力参数确定任意两个粗粒化粒子之间的势能；
47.步骤203：结合每个粗粒化粒子尺寸参数和任意两个粗粒化粒子之间的势能，构建辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型。
48.其中，每个粗粒化粒子尺寸参数主要指每个粗粒化粒子的重量和代表每个粗粒化粒子的小球大小。作用力参数包括：粗粒化作用力常数、粒子平衡间距和粗粒化作用力截止距离。
49.具体地，步骤201实施时，可以为了简化计算，将辊轮、涂覆材料和电池极片分别近似化为多个粗粒化小球，即将辊轮近似化为多个大小重量一致的a类小球，将涂覆材料近似化为多个大小重量一致的b类小球，将电池极片近似化为多个大小重量一致的c类小球，同种类的粗粒化粒子的小球一样，不同种类的粗粒化粒子的小球不同。也可为了提高仿真精度，使仿真更贴近实际情况，将辊轮近似化为不同种的粗粒化粒子，例如将辊轮近似化为a1类小球和a2类小球的混合粗粒化粒子，将涂覆材料近似化为b1类小球和b2类小球的混合粗粒化粒子，将电池极片近似化为多个大小重量一致的c类小球。其余情况均可根据实际需要进行近似，并均包含在本发明的保护范围内，本发明实施例在此不做限定。
50.具体地，按照如下公式，根据任意两个粗粒化粒子之间的作用力参数确定任意两个粗粒化粒子之间的势能：
[0051][0052]
其中，v
ij
表示粗粒化粒子i和粗粒化粒子j之间的势能，ev；r表示粗粒化粒子i和粗粒化粒子j之间的粒子间距，μm；ε表示粗粒化作用力常数；σ表示粗粒化粒子i和粗粒化粒子j的粒子平衡间距，μm；rc表示粗粒化粒子i和粗粒化粒子j之间的作用力截止距离，μm。
[0053]
其中，ε决定了两个粗粒化粒子之间的势能井的深度，rc决定了两个粗粒化粒子之间势能的范围；具体地，当粗粒化粒子i和粗粒化粒子j是同样的粗粒化粒子时，σ等于这种粗粒化粒子的粗粒化直径，而当粗粒化粒子i和粗粒化粒子j是不一样的粗粒化粒子时，σ等于粗粒化粒子i的粗粒化直径和粗粒化粒子j的粗粒化直径之和的一半。粗粒化直径决定了两个粗粒化粒子之间的作用力为0时刻的距离。
[0054]
在本发明一具体实施例中，对一锂电池进行极片辊压仿真，该辊轮、涂覆材料和锂电池极片的粗粒化粒子模型，包括：辊轮粗粒化粒子集群、涂覆材料粗粒化粒子集群和极片粗粒化粒子集群，三种集群内部存在粗粒化粒子间的势能场，集群与集群间也存在着粗粒化粒子间的势能场，其中，涂覆材料粗粒化粒子集群内包括活性颗粒子集群和导电胶颗粒子集群。具体地，根据使用谢乐公式拟合检测物的xrd谱衍射峰，确定辊轮和金属极片粗粒近似后的粗粒化直径，根据sem(scanning electron microscope，扫描电子显微镜)照片确定导电胶颗粒和活性颗粒粗粒近似后的粗粒化直径，并根据密度和颗粒体积确定每个粗粒化粒子质量。依据上述确定的粗粒化直径和每个粗粒化粒子质量，构建出辊轮粗粒化粒子集群、涂覆材料粗粒化粒子集群(包括活性颗粒子集群和导电胶颗粒子集群)和极片粗粒化粒子集群后，根据上述公式确定粗粒化粒子之间的势能，构建该粗粒化粒子模型中的作用力场，即得到了仿真所用的辊轮、涂覆材料和锂电池极片的粗粒化粒子模型。
[0055]
构建辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型后，根据预设的辊压参数，基于辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型，进行电池极片辊压的分子动力学模拟仿真，得到电池极片辊压仿真结果。具体地，辊压参数至少包括：辊压速度、辊压厚度以及辊压温度其中之一或任意组合，实施例中可以根据实际需要预设不同的辊压参数。
[0056]
具体实施时，在微正则系综(nve系综)下利用分子动力学模拟仿真如下过程：
[0057]
在预设的辊压温度下，使辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型中的多个辊轮粗粒化粒子按照预设速度沿第一方向从初始位置向多个电池极片粗粒化粒子移动，使多个涂覆材料粗粒化粒子和多个电池极片粗粒化粒子被压缩至预设的辊压厚度后，使多个辊轮粗粒化粒子沿第一方向的反方向返回初始位置；其中，预设速度基于预设的辊压速度确定。
[0058]
其中，实施例中通过对辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型的上述操作，来仿真极片固定，辊轮向下移动对极片进行压实，压缩指定的厚度时，原路返回初始位置的过程。且具体实施例中，根据预设的辊压速度、辊轮直径和极片取样面积，基于辊轮和极片的几何关系，利用勾股定理即可得到辊轮向下移动的速度，即上述预设速度。
[0059]
具体实施例中，实际计算过程中使用开源软件lammps进行分子动力学模拟，使用时，将构建好的辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型，包括：粗粒化粒子的质量、作用力常数、粗粒化直径、作用力截止距离，以及粗粒化粒子的初始坐标等相关信息输入到开源软件lammps中nve系综下的分子动力学模型中。其中，粗粒化粒子的质量等信息用于构建起辊轮、涂覆材料和电池极片粗粒化近似后的小球，基于作用力常数、粗粒化直径、作用力截止距离等信息，构建小球之间的作用力场，即建立起辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型。设定粗粒化粒子的初始坐标后，基于粗粒化粒子的质量可计算得到分子动力学模拟时的动能以及重力场变化，结合辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型中的作用力场，对整个辊压过程中的力场变化和粒子状态进行模拟，可得到辊压后的极片的性能参数，包括：孔隙率、曲折率和回弹厚度等数据，即得到了电池极片辊压仿真结果。
[0060]
进一步地，由于预设不同的辊压参数，能够得到不同的电池极片辊压仿真结果，具体实施例中可通过预设不同的辊压参数，能够确定孔隙率、曲折率和回弹厚度等数据与辊压参数之间的相关关系。具体实施时，利用控制变量法，即通过控制辊压速度及辊压厚度，结合极片面积可计算出辊压压强，将辊压压强作为自变量，在相同的辊压温度下进行辊压，即可得到不同的辊压压强对最终辊压结果的影响。例如，在常温条件下，通过改变辊压压强，模拟得出涂层密度与辊压压强关系、回弹后的涂层厚度与辊压压强关系。还可以在不同辊压温度下进行辊压，控制辊压压强一定，可得到辊压温度对于最终辊压厚度影响，不同温度条件下，极片回弹厚度不同。
[0061]
此外，还可以结合多种涂层密度、回弹厚度、孔隙率等多种模拟结果，利用介观形貌电化学模型对辊压后的极片三维模型进行模拟，用以研究不同模拟结果对应的电池性能，以此得到对辊压工艺改进的启示，用于指导工业生产，提高所生产的电池的性能。
[0062]
在本发明一具体实施例中，为了进一步提高仿真精度，可以预设一个目标电池极片辊压仿真结果，通过对比目标电池极片辊压仿真结果与仿真结果，校准仿真过程中的参数，从而使得仿真更精确。该目标电池极片辊压仿真结果可以是人为提前设定，也可以是与仿真相同条件下的实际辊压试验数据，从而可使得仿真更贴近实际辊压情况。
[0063]
具体过程如图3所示，在图1的基础上，还包括：
[0064]
步骤301：循环执行以下操作，直至电池极片辊压仿真结果和目标电池极片辊压仿真结果的相似度高于或等于预设值：
[0065]
比对电池极片辊压仿真结果和目标电池极片辊压仿真结果，确定电池极片辊压仿真结果和目标电池极片辊压仿真结果的相似度；
[0066]
若上述相似度低于预设值，调整粗粒化粒子之间的作用力参数；
[0067]
根据预设的辊压参数，基于调整作用力参数之后的辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型，进行电池极片辊压的分子动力学模拟仿真，重新得到电池极片辊压仿真结果。
[0068]
其中，上述预设值可以是90％，也可以是95％、98.5％、99％等数值，根据实际需要进行设置即可，在此不进行限定。
[0069]
具体实施中，由于一开始给定的作用力参数可能不能很好地模拟实际实验的辊压过程，可根据仿真时所用的预设辊压参数，进行实际电池极片辊压试验，得到实际电池极片辊压试验结果，将实际电池极片辊压试验结果作为标电池极片辊压仿真结果，以此来反复循环矫正仿真用的粗粒化模型中的作用力参数，使得最终的仿真结果能够贴近实际实验。
[0070]
本发明实施例还提供一具体实例对本发明实施例所提供的电池极片辊压仿真方法进行具体说明。
[0071]
首先对极片辊压过程的仿真进行简化，辊压机尺寸包括但不限于：φ100
×
00、φ150
×
200、φ150
×
300、φ150
×
500、φ200
×
200、φ200
×
300(单位mm)以及极片厚度包括但不限于：单面20-100μm可以看出，辊轮直径相对于极片厚度很大，如果选取运动中的极片为坐标系，则辊压过程可以忽略切向运动，近似认为辊轮只进行从上到下，再从下到上的运动。基于此，选取极片为坐标系，辊轮移动的第一方向为z轴方向，建立仿真的坐标轴。
[0072]
其次，使用开源软件vmd(visual molecular dynamics)进行模型搭建，首先构建如图4所示的10
×
10
×
50μm的矩形盒子作为计算单元，盒子的z方向采用固定边界条件，盒子x方向和y方向采用周期性边界条件，以减弱尺寸效应。盒子内粒子采用粗粒化模型构建，盒子中由上至下包括辊轮粒子a、正极活性颗粒粒子b、导电胶粒子c和金属极片粒子d。
[0073]
由于金属极片由多晶颗粒构成，x射线透过晶面间会发生衍射现象，理想状态下，某指定方向的晶面与晶面的距离d是个定值，所以xrd(x射线衍射技术，x-ray diffraction)上晶面对应的衍射角恒定，是一根一根的竖着的衍射线，每个衍射线对应一个晶面间距。实际不同的晶面与晶面的距离有细小差异，xrd上的衍射线就拓展成了衍射峰。晶粒越小，原子受到的约束力越小，排布越混乱，衍射峰的峰宽越大。基于此原理有谢乐公式：
[0074][0075]
其中，d表示晶粒垂直于晶面方向的平均厚度，a；k表示scherrer常数；b表示实测样品衍射峰半高宽度，rad；γ表示x射线波长，一般为1.54056a；θ表示布拉格衍射角，角度。
[0076]
作为一个示例，对金属极片的xrd衍射谱中的各个衍射峰套用谢乐公式，取平均值计算得到晶粒尺寸，取金属极片粗粒化球的粗粒化作用力常数ε值为上述求得的晶粒尺寸，取粒子平衡间距σ为1μm。而辊轮的主要材质是铁fe，利用上述方法可得到辊轮粗粒化球ε值取1μm，辊轮粗粒化球重量根据fe理论密度7.86g/cm3乘粗粒化球体积得到为4.11
×
10-15
g。正极活性颗粒粗粒化半径根据sem显微镜测试后测量得到，取平均值，得到粒子平衡间距σ为3μm。正极活性颗粒粗粒化球重量根据正极颗粒理论密度乘粗粒化球体积得到，具体为7.07
×
10-14
g。导电胶粗粒化半径根据sem显微镜测试后测量得到，取平均值，粒子平衡间距σ为0.7μm，导电胶粗粒化球重量根据主体材料密度乘粗粒化球体积得到，为3.23
×
10-16
g。
[0077]
作用力截止距离rc取值，应该大于最大的粗粒化直径，即最大的粗粒子可以被包裹，但是过大会使得计算量增加，在本例中rc取值为9.5。
[0078]
其中，初始的作用力参数是根据粒子间的势能公式辨别的：其中，初始的作用力参数是根据粒子间的势能公式辨别的：后续可通过对比实验和模拟数据，调试精修得到矫正过的模型参数。例如图5所示，为本实例中进行若干次辊压试验和辊压仿真模拟，调节粗粒化颗粒之间的作用力参数，可以使得模拟值逼近实验值，当两者的差值最小时，认为作用力参数调节完毕，使用矫正完参数的粗粒化粒子模型，可以进一步避免误差，提高仿真精度。
[0079]
取样的极片尺寸为10
×
10
×
8μm，取样的辊轮尺寸为10
×
10
×
9μm，活性层通过在10
×
10
×
20μm的区域内按配方比例，随机投掷相应数量的正极颗粒的粗粒化粒子和导电胶颗粒的粗粒化粒子构成，该活性层建模也可以通过匀浆仿真工艺获得模型结构。
[0080]
如图6所示，本例中的辊轮直径200mm，极片取样截面积为10μm
×
10μm的正方形，辊压速度为5m/min，根据辊轮和极片的几何关系，根据勾股定理得到速度的向下分量是0.015m/s。本领域技术人员可以理解的，辊压速度也可为其他数值，例如，4.5m/min、5.5m/min、6m/min等等，而不局限于此，在此不再赘述。
[0081]
上述准备工作完成后，实际计算过程中使用开源软件lammps进行分子动力学模拟，软件模型采用nve系综。软件模型中预先设定下方极片固定，上方模具沿z轴负方向向下移动，速度为0.015m/s，上下方极片之间初始距离为20μm：压缩至指定厚度值，向上以0.015m/s速度移动回原来位置，材料颗粒和导电胶粒子符合经典牛顿定律，模拟时间步长为5fs，模拟总时长为1600微秒，在该过程中采样获得最大压强值和回弹厚度。其中，极片厚度减去铝箔厚度即为涂层回弹厚度。
[0082]
分析模拟后的孔隙率、曲折率和回弹厚度等数据，与实际实验数据进行比较，可用于研究辊压厚度、辊压速度、活性颗粒导电胶的大小作用力等变化对辊压工艺的影响。
[0083]
具体地，如图7所示，为不同辊压温度下进行辊压时，控制辊压压强一定，可得到辊压温度对于最终辊压厚度影响，不同温度条件下，极片回弹厚度不同。
[0084]
如图8所示，在常温条件下，通过改变辊压压强，模拟得出涂层密度与辊压压强关系，可以看出，随着辊压压强增大，涂层密度开始增加趋势明显，后趋于稳定。
[0085]
如图9所示，回弹后的涂层厚度与辊压压强关系与涂层密度呈相反趋势，开始厚度受压强影响明显，后趋于稳定。
[0086]
如图10所示，随着辊压压强的增大，极片体积减小，活性材料体积分数增加。
[0087]
如图11所示，材料孔隙率受辊压压强影响，先下降后趋于平缓。
[0088]
进一步地，如图12所示，结合多种涂层密度、回弹厚度、孔隙率等模拟结果，利用介观形貌电化学模型对三种不同辊压压强后的极片进行恒倍率放电模拟，验证辊压后的极片放电性能，结果表明辊压压强在一定范围内，压强较大的极片放出容量略高。
[0089]
由上可知，通过控制不同的辊压参数的自变量，可以得到辊压参数和电池性能参数之间的相关关系，从而改进辊压工艺，提高生产的电池的性能。
[0090]
此外，由于忽略辊轮在进行压实时产生的形变等微小力场对仿真结果几乎不产生影响，为了进一步简化仿真过程的计算，具体实施时，还可将辊轮认定是从上到下，再从下到上的刚体，只构建涂覆材料和锂电池极片的粗粒化粒子模型，进行上述类似的极片辊压
的分子动力学模拟仿真过程，得到电池极片辊压仿真结果。
[0091]
上述具体应用的实施仅为举例，其余实施方式不再一一赘述。
[0092]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种电池极片辊压仿真装置，由于电池极片辊压仿真装置所解决问题的原理与电池极片辊压仿真方法相似，因此电池极片辊压仿真装置的实施可以参见电池极片辊压仿真方法的实施，重复之处不再赘述，具体结构如图13所示：
[0093]
粗粒化粒子模型构建模块1301，用于构建微观至介观尺度下的辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型；
[0094]
分子动力学仿真模块1302，用于根据预设的辊压参数，基于辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型，进行电池极片辊压的分子动力学模拟仿真，得到电池极片辊压仿真结果。
[0095]
具体实施例中，粗粒化粒子模型构建模块1301，具体用于：
[0096]
在微观至介观尺度下，对辊轮、涂覆材料和电池极片进行粗粒化近似，得到多个辊轮粗粒化粒子、多个涂覆材料粗粒化粒子和多个电池极片粗粒化粒子，确定每个辊轮粗粒化粒子、每个涂覆材料粗粒化粒子和每个电池极片粗粒化粒子的尺寸参数；
[0097]
辨别任意两个粗粒化粒子之间的作用力参数，根据任意两个粗粒化粒子之间的作用力参数确定任意两个粗粒化粒子之间的势能；
[0098]
结合每个粗粒化粒子尺寸参数和任意两个粗粒化粒子之间的势能，构建辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型。
[0099]
进一步地，粗粒化粒子模型构建模块1301，具体用于：
[0100]
按照如下公式，根据任意两个粗粒化粒子之间的作用力参数确定任意两个粗粒化粒子之间的势能：
[0101][0102]
其中，v
ij
表示粗粒化粒子i和粗粒化粒子j之间的势能，ev；r表示粗粒化粒子i和粗粒化粒子j之间的粒子间距，μm；ε表示粗粒化作用力常数；σ表示粗粒化粒子i和粗粒化粒子j的粒子平衡间距，μm；rc表示粗粒化粒子i和粗粒化粒子j之间的作用力截止距离，μm。
[0103]
具体实施例中，辊压参数至少包括：辊压速度、辊压厚度以及辊压温度其中之一或任意组合。相应地，分子动力学仿真模块1302，具体用于：
[0104]
在微正则系综下利用分子动力学模拟仿真如下过程：
[0105]
在预设的辊压温度下，使辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型中的多个辊轮粗粒化粒子按照预设速度沿第一方向从初始位置向多个电池极片粗粒化粒子移动，使多个涂覆材料粗粒化粒子和多个电池极片粗粒化粒子被压缩至预设的辊压厚度后，使上述多个辊轮粗粒化粒子沿第一方向的反方向返回初始位置；
[0106]
其中，预设速度基于预设的辊压速度确定。
[0107]
为了进一步提高仿真精度，本发明具体实施例中提供的电池极片辊压仿真装置，如图14所示，在图13的基础上，还包括：
[0108]
作用力参数调整模块1401，用于：
[0109]
循环执行以下操作，直至电池极片辊压仿真结果和目标电池极片辊压仿真结果的
相似度高于或等于预设值：
[0110]
比对电池极片辊压仿真结果和目标电池极片辊压仿真结果，确定电池极片辊压仿真结果和目标电池极片辊压仿真结果的相似度；
[0111]
若该相似度低于预设值，调整粗粒化粒子之间的作用力参数；
[0112]
根据预设的辊压参数，基于调整作用力参数之后的辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型，进行电池极片辊压的分子动力学模拟仿真，重新得到电池极片辊压仿真结果。
[0113]
本发明实施例还提供一种计算机设备，图15为本发明实施例中计算机设备的示意图，该计算机设备能够实现上述实施例中的电池极片辊压仿真方法中全部步骤，该计算机设备具体包括如下内容：
[0114]
处理器(processor)1501、存储器(memory)1502、通信接口(communications interface)1503和通信总线1504；
[0115]
其中，所述处理器1501、存储器1502、通信接口1503通过所述通信总线1504完成相互间的通信；所述通信接口1503用于实现相关设备之间的信息传输；
[0116]
所述处理器1501用于调用所述存储器1502中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中的电池极片辊压仿真方法。
[0117]
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述电池极片辊压仿真方法的计算机程序。
[0118]
综上所述，本发明实施例提供的电池极片辊压仿真方法及装置具有如下优点：
[0119]
本发明实施例中，通过构建微观至介观尺度下的辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型；根据预设的辊压参数，基于辊轮、涂覆材料和电池极片的粗粒化粒子模型，进行电池极片辊压的分子动力学模拟仿真，得到电池极片辊压仿真结果，通过构建微观至介观尺度下的粗粒化粒子模型，基于分子动力学模拟，实现了微观角度上的电池极片辊压仿真，仿真精度更高。通过比对电池极片辊压仿真结果和目标电池极片辊压仿真结果，调整粗粒化粒子之间的作用力参数，使电池极片辊压仿真结果贴近目标电池极片辊压仿真结果，进一步提高仿真精度和准确性；且通过预设不同的辊压参数，能够得到不同的电池极片辊压仿真结果，具体实施例中可通过预设不同的辊压参数，能够确定孔隙率、曲折率和回弹厚度等数据与辊压参数之间的相关关系，从而使得仿真结果可用于指导电池极片辊压工艺改进，进而改善电池的性能。
[0120]
虽然本发明提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。
[0121]
本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、装置(系统)或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0122]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0123]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0124]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0125]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。
[0126]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。