电池性能仿真方法及相关设备与流程

本申请涉及性能测试，尤其涉及一种电池性能仿真方法及相关设备。

背景技术：

1、随着动力电池的快速发展，人们对动力电池的能量-功率密度、快充和寿命等性能也有了更高的要求，而电极对于电池的性能至关重要，目前针对电极的研究大多基于经验积累，辅以结合大量的正交实验进行验证。

2、基于上述情况，亟待解决的问题为：现有技术中的针对于电极的电池性能仿真存在依赖人工经验、投入成本高且无法获得内在深入的的动力学反应机制等方面问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的在于提出一种电池性能仿真方法及相关设备，用以解决或部分解决上述技术问题。

2、基于上述目的，本申请的第一方面提供了一种电池性能仿真方法，包括：

3、确定电池电极的电极层材料类型和电极层设计参数；

4、根据所述电极层材料类型从数据库中查找得到所述电极层材料类型对应的电化学参数，其中，所述数据库包括不同电极层材料类型对应的电化学参数；

5、利用所述电极层设计参数和所述电化学参数进行模型构建，得到电极的电极层模型；

6、对所述电极的电极层模型进行电化学性能仿真，得到电池的性能仿真结果。

7、可选的，所述利用所述电极层设计参数和所述电化学参数进行模型构建，得到电极的电极层模型，包括：

8、根据所述电极层设计参数构建电极的多个活性材料颗粒模型；

9、将所述电极的多个活性材料颗粒模型进行几何运算处理，得到导电桥几何模型；

10、将所述导电桥几何模型、所述电化学参数和设定的电化学模型的物理场和边界条件输入到物理场模型构建平台，得到电极的电极层模型。

11、可选的，所述电极层设计参数包括：电极的材料配比信息、压实密度、厚度和宽度；

12、所述根据所述电极层设计参数构建电极的多个活性材料颗粒模型，包括：

13、根据所述电极的厚度和宽度建立所述电极的矩形几何域；

14、利用所述电极的压实密度和材料配比信息在所述电极的矩形几何域中建立电极的多个活性材料颗粒模型。

15、可选的，所述将所述电极的多个活性材料颗粒模型进行几何运算处理，得到导电桥几何模型，包括：

16、利用三角剖分算法将所述电极的多个活性材料颗粒模型剖分成不均匀的三角形网格，得到导电桥几何模型。

17、可选的，所述电极为包括至少两层电极的复合电极；

18、在所述将所述电极的多个活性材料颗粒模型进行几何运算处理，得到导电桥几何模型之前，还包括：

19、将所述电极的各个电极层对应的活性材料颗粒模型的圆半径和圆心坐标组成矩阵。

20、可选的，所述性能仿真结果包括下列至少之一：

21、电极电位信息、电极液相扩散极化信息、电极固相扩散极化信息和电极界面电化学反应极化信息；

22、所述对所述电极的电极层模型进行电化学性能仿真，得到电池的性能仿真结果，包括：

23、对所述电极的电极层模型施加预设充电或放电工况，利用仿真程序对所述电极的电极层模型进行电化学性能仿真，得到电池的性能仿真结果，其中，所述仿真程序为用于电池电化学性能测试的软件程序。

24、可选的，所述方法还包括：

25、获取基于不同组的电极层材料类型和电极层设计参数得到的多个电池的性能仿真结果；

26、对多个电池的性能仿真结果进行比较，筛选出最优电池性能所对应的一组电极层材料类型和电极层设计参数。

27、基于同一个发明构思，本申请的第二方面提出了一种电池性能仿真装置，包括：

28、电极层信息确定模块，被配置为确定电池电极的电极层材料类型和电极层设计参数；

29、电化学参数查找模块，被配置为根据所述电极层材料类型从数据库中查找得到所述电极层材料类型对应的电化学参数，其中，所述数据库包括不同电极层材料类型对应的电化学参数；

30、电极层模型构建模块，被配置为利用所述电极层设计参数和所述电化学参数进行模型构建，得到电极的电极层模型；

31、性能仿真模块，被配置为对所述电极的电极层模型进行电化学性能仿真，得到电池的性能仿真结果。

32、基于同一个发明构思，本申请的第三方面提供了一种电子设备，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，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现第一方面所述的方法。

33、基于同一个发明构思，本申请的第四方面提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行第一方面所述方法。

34、从上面所述可以看出，本申请提供的电池性能仿真方法及相关设备，根据电池电极的电极层材料类型从预先建立的数据库中查找到电极层材料类型对应的电化学参数，通过预先建立的数据库无需依赖人工经验就可以获得较为准确的电化学参数，再利用电极层设计参数和较为准确的电化学参数进行模型构建，得到电极的电极层模型，最后对电极的电极层模型通过仿真程序进行电化学性能仿真可以得到难以测量的表示动力学反应机制的电池的性能仿真结果，电极层模型的利用使得无需采用高成本的试错实验，就可以获得相对准确的电池的性能仿真结果。

技术特征：

1.一种电池性能仿真方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述电极层设计参数和所述电化学参数进行模型构建，得到电极的电极层模型，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电极层设计参数包括：电极的材料配比信息、压实密度、厚度和宽度；

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述将所述电极的多个活性材料颗粒模型进行几何运算处理，得到导电桥几何模型，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电极为包括至少两层电极的复合电极；

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述性能仿真结果包括下列至少之一：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

8.一种电池性能仿真装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，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，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7任一所述方法。

技术总结
本申请提供一种电池性能仿真方法及相关设备，根据电池电极的电极层材料类型从预先建立的数据库中查找到电极层材料类型对应的电化学参数，通过预先建立的数据库无需依赖人工经验就可以获得较为准确的电化学参数，再利用电极层设计参数和较为准确的电化学参数进行模型构建，得到电极的电极层模型，最后对电极的电极层模型通过仿真程序进行电化学性能仿真可以得到难以测量的表示动力学反应机制的电池的性能仿真结果，电极层模型的利用使得无需采用高成本的试错实验，就可以获得相对准确的电池的性能仿真结果。

技术研发人员：周伟男
受保护的技术使用者：北京车和家汽车科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11