本申请涉及锂离子电池设计
技术领域：
，更具体地说，涉及一种锂离子电池的模型建立方法、系统及极耳尺寸的优化方法。
背景技术：
：锂离子电池由于其工作电压高、能量密度高、循环寿命长、自放电率低、重量轻等优点，已成为手机、计算器等移动设备性能优良的储能载体；也促成了电动汽车以及混合动力电动汽车的迅速发展。但锂离子电池存在的热安全问题也不可忽略，如果电池产生的热量不能及时地散失就会造成电池温度的升高，甚至发生热失控。因此为了确保电池高性能安全运作，需要采取有效的热管理措施。对于电池的热管理措施主要有两大类型：一是外部冷却设计，例如油冷、空冷和相变材料冷却；二是通过改变电池的内部设计来降低生热速率和提高散热速率，例如改变电池结构或者极耳尺寸。常规的优化锂离子电池的内部设计的方案需要针对不同的电池结构或极耳尺寸制备大量的锂离子电池进行恒流放电处理，以获得这些锂离子电池在恒流放电过程中的放电曲线和表面平均温度变化曲线，然后对获得的放电曲线和表面平均温度变化曲线进行热分析，以判断哪种电池结果或极耳尺寸具有较低的生热速率和较高的散热速率。但是在这个过程中不可避免地需要制备大量的不同电池结构或不同极耳尺寸的锂离子电池，使得对于锂离子电池的优化过程的成本较高。技术实现要素：为解决上述技术问题，本申请提供了一种锂离子电池的模型建立方法、系统及极耳尺寸的优化方法，以实现在对锂离子电池的内部设计进行优化的过程中，无需制备大量的锂离子电池进行实验的目的，降低锂离子电池的优化过程的成本。为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：一种锂离子电池的模型建立方法，包括：获取锂离子电池的外观参数，所述外观参数包括电池尺寸参数以及极耳尺寸参数；获取所述锂离子电池的电极设计参数、电极动力学参数和电极材料热物性参数；利用所述极耳尺寸参数、电极设计参数和电极动力学参数，建立所述锂离子电池的一维电化学模型；利用所述外观参数、所述电极设计参数和电极材料热物性参数，建立所述锂离子电池的三维热模型；对所述锂离子电池的一维电化学模型和三维热模型进行耦合，获得所述锂离子电池的耦合模型。可选的，所述利用所述极耳尺寸参数、电极设计参数和电极动力学参数，建立所述锂离子电池的一维电化学模型包括：利用所述极耳尺寸参数、电极设计参数和电极动力学参数，根据质量守恒定律、电荷守恒定律和电化学动力学定律，建立所述锂离子电池的一维电化学模型。可选的，利用所述外观参数、所述电极设计参数和电极材料热物性参数，建立所述锂离子电池的三维热模型包括：利用所述外观参数、所述电极设计参数和电极材料热物性参数，根据能量守恒方程，建立所述锂离子电池的三维热模型。可选的，所述对所述锂离子电池的一维电化学模型和三维热模型进行耦合，获得所述锂离子电池的耦合模型之后还包括：对所述锂离子电池进行充电，在充电完成后对所述锂离子电池进行恒流放电处理，并获取在恒流放电过程中，所述锂离子电池表面的温度变化参数以及放电参数；根据所述锂离子电池表面的温度变化参数，获取所述锂离子电池的表面平均温度变化曲线；根据所述锂离子电池的放电参数，获取所述锂离子电池的放电曲线；利用所述锂离子电池的耦合模型，获取所述耦合模型的表面平均温度变化曲线以及所述耦合模型的放电曲线；对比所述耦合模型的表面平均温度变化曲线与所述锂离子电池的表面平均温度变化曲线，以及所述耦合模型的放电曲线与所述锂离子电池的放电曲线，根据对比结果判断所述耦合模型与所述锂离子电池是否符合，如果否，则对所述锂离子电池的电极设计参数、电极动力学参数和电极材料热物性参数进行修正后返回利用所述外观参数、所述电极设计参数和电极材料热物性参数，建立所述锂离子电池的三维热模型的步骤。一种锂离子电池的模型建立系统，包括：第一参数获取模块，用于获取锂离子电池的外观参数，所述外观参数包括电池尺寸参数以及极耳尺寸参数；第二参数获取模块，用于获取所述锂离子电池的电极设计参数、电极动力学参数和电极材料热物性参数；电化学模型建立模块，用于利用所述极耳尺寸参数、电极设计参数和电极动力学参数，建立所述锂离子电池的一维电化学模型；热模型建立模块，用于利用所述外观参数、所述电极设计参数和电极材料热物性参数，建立所述锂离子电池的三维热模型；模型耦合模块，用于对所述锂离子电池的一维电化学模型和三维热模型进行耦合，获得所述锂离子电池的耦合模型。可选的，所述电化学模型建立模块具体用于利用所述极耳尺寸参数、电极设计参数和电极动力学参数，根据质量守恒定律、电荷守恒定律和电化学动力学定律，建立所述锂离子电池的一维电化学模型。可选的，所述热模型建立模块具体用于利用所述外观参数、所述电极设计参数和电极材料热物性参数，根据能量守恒方程，建立所述锂离子电池的三维热模型。可选的，还包括：实验模块，用于对所述锂离子电池进行充电，在充电完成后对所述锂离子电池进行恒流放电处理，并获取在恒流放电过程中，所述锂离子电池表面的温度变化参数以及放电参数；第一曲线获取模块，用于根据所述锂离子电池表面的温度变化参数，获取所述锂离子电池的表面平均温度变化曲线；第二曲线获取模块，用于根据所述锂离子电池的放电参数，获取所述锂离子电池的放电曲线；模拟模块，用于利用所述锂离子电池的耦合模型，获取所述耦合模型的表面平均温度变化曲线以及所述耦合模型的放电曲线；对比模块，用于对比所述耦合模型的表面平均温度变化曲线与所述锂离子电池的表面平均温度变化曲线，以及所述耦合模型的放电曲线与所述锂离子电池的放电曲线，根据对比结果判断所述耦合模型与所述锂离子电池是否符合，如果否，则对所述锂离子电池的电极设计参数、电极动力学参数和电极材料热物性参数进行修正后返回触发所述电化学模型建立模块。一种锂离子电池极耳尺寸的优化方法，包括：利用上述任一项所述的锂离子电池的模型建立方法，建立待优化锂离子电池的耦合模型；依次将所述待优化锂离子电池的极耳尺寸参数作为待优化参数，根据所述待优化参数的取值确定多个备选参数，依次将所述备选参数代入所述待优化锂离子电池的耦合模型中进行恒流放电处理，对所述待优化锂离子电池的恒流放电处理过程进行热分析，并根据热分析结果确定所述待优化锂离子电池的优化极耳尺寸参数；所述极耳尺寸参数包括：厚度、高度和宽度。可选的，所述依次将所述待优化锂离子电池的极耳尺寸参数作为待优化参数，根据所述待优化参数的取值确定多个备选参数，依次将所述备选参数代入所述待优化锂离子电池的耦合模型中进行恒流放电处理，对所述待优化锂离子电池的恒流放电处理过程进行热分析，并根据热分析结果确定所述待优化锂离子电池的优化极耳尺寸参数包括：根据所述待优化锂离子电池的厚度确定多个备选厚度，依次将所述备选厚度代入所述待优化锂离子电池的耦合模型中进行恒流放电处理，并对恒流放电处理过程进行热分析，根据热分析结果确定所述待优化锂离子电池的优化厚度；根据所述待优化锂离子电池的高度确定多个备选高度，依次将所述备选高度代入所述待优化锂离子电池的耦合模型中进行恒流放电处理，并对恒流放电处理过程进行热分析，根据热分析结果确定所述待优化锂离子电池的优化高度；根据所述待优化锂离子电池的宽度确定多个备选宽度，依次将所述备选宽度代入所述待优化锂离子电池的耦合模型中进行恒流放电处理，并对恒流放电处理过程进行热分析，根据热分析结果确定所述待优化锂离子电池的优化宽度。从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种锂离子电池的模型建立方法、系统及极耳尺寸的优化方法，其中，所述锂离子电池的模型建立方法根据锂离子电池的外观参数、电极设计参数、电极动力学参数和电极材料热物性参数分别建立了锂离子电池的一维电化学模型和三维热模型，并对所述一维电化学模型和三维热模型进行耦合，最终获得锂离子电池的耦合模型。在获得所述锂离子电池的耦合模型后，通过改变锂离子电池的耦合模型的外观参数即可模拟不同外观参数的锂离子电池的恒流放电实验，并根据实验结果对具有该外观参数的锂离子电池进行热分析，以获得热分析结果，无需针对该外观参数实际制备锂离子电池进行上述实验，降低了对锂离子电池的优化过程的成本；并且由于无需进行锂离子电池的制备过程，也大大降低了对锂离子电池进行优化过程所耗费的时间，提升了优化效率。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请的一个实施例提供的一种锂离子电池的模型建立方法的流程示意图；图2为锂离子电池及其对应的一维电化学模型的对照示意图；图3(a)为锂离子电池的三维热模型结构示意图；图3(b)为锂离子电池的三维热模型对应的网格示意图；图4为本申请的一个实施例提供的一维电化学模型和三维热模型的耦合示意图；图5为本申请的另一个实施例提供的一种锂离子电池的模型建立方法的流程示意图；图6为本申请的又一个实施例提供的一种锂离子电池的模型建立方法的流程示意图；图7为本申请的一个实施例提供的一种锂离子电池极耳尺寸的优化方法的流程示意图；图8为本申请的另一个实施例提供的一种锂离子电池极耳尺寸的优化方法的流程示意图；图9为本申请的一个实施例提供的三元镍钴锰电池的电池尺寸参数及表面热电偶分布示意图；图10为本申请的一个实施例提供的待优化锂离子电池的恒流放电过程的放电曲线与该待优化锂离子电池的耦合模型的恒流放电过程的放电曲线的对比示意图；图11为本申请的一个实施例提供的待优化锂离子电池的恒流放电过程的平均温度变化曲线与该待优化锂离子电池的耦合模型的平均温度变化曲线的放电曲线的对比示意图；图12(a)为本申请的一个实施例提供的待优化锂离子电池的耦合模型以0.5c恒流放电过程结束时，表面温度的红外热成像结果图；图12(b)为本申请的一个实施例提供的待优化锂离子电池以0.5c恒流放电过程结束时，表面温度的红外热成像结果图；图13为本申请的一个实施例提供的对具有不同极耳厚度的待优化锂离子电池的耦合模型模拟恒流放电过程中的表面平均温度变化曲线；图14为本申请的一个实施例提供的对具有不同极耳高度的待优化锂离子电池的耦合模型模拟恒流放电过程中的表面平均温度变化曲线；图15为本申请的一个实施例提供的对具有不同极耳宽度的待优化锂离子电池的耦合模型模拟恒流放电过程中的表面平均温度变化曲线。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。本申请实施例提供了一种锂离子电池的模型建立方法，如图1所示，包括：s101：获取锂离子电池的外观参数，所述外观参数包括电池尺寸参数以及极耳尺寸参数；电池尺寸参数即为所述锂离子电池的长、宽、高等外观参数，所述极耳尺寸参数为所述锂离子电池的极耳的厚度、高度和宽度参数。锂离子电池的极耳是将正负极从电池的电芯中引出的金属导体，一般来说正极极耳为铝、负极极耳为铜或镍。在本实施例中，将所述极耳尺寸参数包含在所述外观参数中，并用于后续建立锂离子电池的耦合模型的原因是：锂离子电池在放电过程中尤其是高倍率放电时由于大电流以及极耳微小的电阻会造成极耳处焦耳热增大，进而导致电池整体温度的升高，甚至热失控的发生。因此极耳尺寸在很大程度上影响着锂离子电池放电过程中的温度变化，对于优化锂离子电池的生热速率和散热速率有重大意义。s102：获取所述锂离子电池的电极设计参数、电极动力学参数和电极材料热物性参数；可选的，所述电极设计参数包括但不限于：电极体积分数、电解质体积分数、电极厚度、电极颗粒半径、最大锂离子浓度、最大剩余电量socmax、最小剩余电量socmin、初始锂离子浓度、电荷转移系数、bruggeman指数、活化能、反应速率、li+传递数、参考温度、法拉第常数和理想气体常数。所述电极动力学参数包括但不限于：固相扩散系数、液相扩散系数、离子电导率、荷电状态、开路电压和参考电压。所述电极材料热物性参数包括但不限于：隔膜、正极、铝箔、负极、铜箔和电解液。s103：利用所述极耳尺寸参数、电极设计参数和电极动力学参数，建立所述锂离子电池的一维电化学模型；在步骤s103中，建立的一维电化学模型为newman等人的电化学模型，该电化学模型具体记载在文献journaloftheelectrochemicalsociety，1993，doi：10.1149/1.2221597中。在步骤s103中建立的锂离子电池及其一维电化学模型的结构示意图参考图2。在图2中的一维电化学模型沿锂离子电池的厚度方向简化为一条线段：从负极集流体(在图2中由cu材料构成，且简化为x＝0一点)、负极的活性材料颗粒(宽度为ln)、隔膜(宽度为ls)、正极的活性材料(宽度为lp)、正极集流体(在图2中由al材料构成，且简化为x＝l一点)。s104：利用所述外观参数、所述电极设计参数和电极材料热物性参数，建立所述锂离子电池的三维热模型；在步骤s104中建立的锂离子电池的三维热模型参考图3(a)，图3(a)中的坐标系为由三维热模型的底边指向电极方向为z轴正向的右手坐标系，该三维热模型的网格示意图参考图3(b)。s105：对所述锂离子电池的一维电化学模型和三维热模型进行耦合，获得所述锂离子电池的耦合模型。一维电化学模型和三维热模型的耦合示意图参考图4，在步骤s105中，将电化学模型中的热源(c，q)作为函数代入热模型中，而热模型中温度t的变化又会影响电化学模型中与温度相关的参数(d，σ，k)，以此完成电化学和热模型的耦合。更具体地，所述一维电化学模型和三维热模型通过arrhenius方程进行耦合。在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图5所示，所述锂离子电池的模型建立方法包括：s201：获取锂离子电池的外观参数，所述外观参数包括电池尺寸参数以及极耳尺寸参数；s202：获取所述锂离子电池的电极设计参数、电极动力学参数和电极材料热物性参数；s203：利用所述极耳尺寸参数、电极设计参数和电极动力学参数，根据质量守恒定律、电荷守恒定律和电化学动力学定律，建立所述锂离子电池的一维电化学模型；s204：利用所述外观参数、所述电极设计参数和电极材料热物性参数，根据能量守恒方程，建立所述锂离子电池的三维热模型；s205：对所述锂离子电池的一维电化学模型和三维热模型进行耦合，获得所述锂离子电池的耦合模型。本实施例中具体说明了建立一维电化学模型、三维热模型和这两个模型的耦合过程：(1)、一维电化学模型：①、在应用质量守恒定律的过程中，固液相中的锂离子扩散可用菲克第二定律描述：边界条件为：固相：液相：②、在应用电荷守恒定律的过程中，固液相中的电荷守恒根据欧姆定律来确定：边界条件为：③、在应用电化学动力学的电极反应过程中，可用butler-volmer方程计算局部反应电流密度：其中，η表示过电位。(2)、在建立三维热模型的过程中，其控制方程为：电池产热速率q包含了可逆热以及不可逆热，通过下式来确定：q＝qrev+qirrev；qirrev＝qohm+qact；在电池的生热中，极耳部分的焦耳热也不可忽略：基于牛顿冷却定率，热模型的边界条件如下：(3)、在一维电化学模型和三维热模型的耦合过程中：一维电化学模型和三维热模型通过arrhenius方程进行耦合：在上述公式及图4中出现的符号含义具体参见表1：表1：公式中的符号及其对应含义为了对建立的锂离子电池的耦合模型与锂离子电池本身的匹配性进行验证，在本申请的一个实施例中，所述锂离子电池的模型建立方法参考图6，包括：s301：获取锂离子电池的外观参数，所述外观参数包括电池尺寸参数以及极耳尺寸参数；s302：获取所述锂离子电池的电极设计参数、电极动力学参数和电极材料热物性参数；s303：利用所述极耳尺寸参数、电极设计参数和电极动力学参数，建立所述锂离子电池的一维电化学模型；s304：利用所述外观参数、所述电极设计参数和电极材料热物性参数，建立所述锂离子电池的三维热模型；s305：对所述锂离子电池的一维电化学模型和三维热模型进行耦合，获得所述锂离子电池的耦合模型；s306：对所述锂离子电池进行充电，在充电完成后对所述锂离子电池进行恒流放电处理，并获取在恒流放电过程中，所述锂离子电池表面的温度变化参数以及放电参数；s307：根据所述锂离子电池表面的温度变化参数，获取所述锂离子电池的表面平均温度变化曲线；s308：根据所述锂离子电池的放电参数，获取所述锂离子电池的放电曲线；s309：利用所述锂离子电池的耦合模型，获取所述耦合模型的表面平均温度变化曲线以及所述耦合模型的放电曲线；s310：对比所述耦合模型的表面平均温度变化曲线与所述锂离子电池的表面平均温度变化曲线，以及所述耦合模型的放电曲线与所述锂离子电池的放电曲线，根据对比结果判断所述耦合模型与所述锂离子电池是否符合，如果否，则对所述锂离子电池的电极设计参数、电极动力学参数和电极材料热物性参数进行修正后返回利用所述外观参数、所述电极设计参数和电极材料热物性参数，建立所述锂离子电池的三维热模型的步骤。在本实施例中，步骤s306-s310为对建立的锂离子电池的耦合模型的实验验证步骤，以判断建立的锂离子电池的耦合模型是否与实际的锂离子电池的恒流放电过程中的表现一致。其中，在获取所述锂离子电池表面的温度变化参数的过程中，可以通过设置在锂离子电池表面的多个热电偶获得，也可以通过其他热传感器获得，本申请对此并不做限定。综上所述，本申请实施例提供了一种锂离子电池的模型建立方法，所述锂离子电池的模型建立方法根据锂离子电池的外观参数、电极设计参数、电极动力学参数和电极材料热物性参数分别建立了锂离子电池的一维电化学模型和三维热模型，并对所述一维电化学模型和三维热模型进行耦合，最终获得锂离子电池的耦合模型。在获得所述锂离子电池的耦合模型后，通过改变锂离子电池的耦合模型的外观参数即可模拟不同外观参数的锂离子电池的恒流放电实验，并根据实验结果对具有该外观参数的锂离子电池进行热分析，以获得热分析结果，无需针对该外观参数实际制备锂离子电池进行上述实验，降低了对锂离子电池的优化过程的成本；并且由于无需进行锂离子电池的制备过程，也大大降低了对锂离子电池进行优化过程所耗费的时间，提升了优化效率。相应的，本申请实施例还提供了一种锂离子电池极耳尺寸的优化方法，如图7所示，包括：s401：利用上述任一实施例所述的锂离子电池的模型建立方法，建立待优化锂离子电池的耦合模型；s402：依次将所述待优化锂离子电池的极耳尺寸参数作为待优化参数，根据所述待优化参数的取值确定多个备选参数，依次将所述备选参数代入所述待优化锂离子电池的耦合模型中进行恒流放电处理，对所述待优化锂离子电池的恒流放电处理过程进行热分析，并根据热分析结果确定所述待优化锂离子电池的优化极耳尺寸参数；所述极耳尺寸参数包括：厚度、高度和宽度。具体地，在本申请的一个实施例中，如图8所示，所述锂离子电池极耳尺寸的优化方法包括：s501：利用上述任一实施例所述的锂离子电池的模型建立方法，建立待优化锂离子电池的耦合模型；s502：根据所述待优化锂离子电池的厚度确定多个备选厚度，依次将所述备选厚度代入所述待优化锂离子电池的耦合模型中进行恒流放电处理，并对恒流放电处理过程进行热分析，根据热分析结果确定所述待优化锂离子电池的优化厚度；s503：根据所述待优化锂离子电池的高度确定多个备选高度，依次将所述备选高度代入所述待优化锂离子电池的耦合模型中进行恒流放电处理，并对恒流放电处理过程进行热分析，根据热分析结果确定所述待优化锂离子电池的优化高度；s504：根据所述待优化锂离子电池的宽度确定多个备选宽度，依次将所述备选宽度代入所述待优化锂离子电池的耦合模型中进行恒流放电处理，并对恒流放电处理过程进行热分析，根据热分析结果确定所述待优化锂离子电池的优化宽度。为了更具体的对本申请实施例提供的锂离子电池的模型建立方法以及锂离子电池极耳尺寸的优化方法进行进一步的详细说明，本申请的一个具体实施例提供了具体的锂离子电池极耳尺寸的优化过程。以18.5ah的三元镍钴锰电池作为待优化锂离子电池为例，其测量获得的电池尺寸参数以及极耳尺寸参数如图9所示，图9中各个数字所代表的电池尺寸的单位均为mm，+表示电池正极，-表示电池负极。本申请实施例对极耳尺寸的优化是以热分析为基础进行的，着重考虑电池的温度分布以及温差，再综合以能量密度等因素。实验前，首先对待优化锂离子电池充满电，充电过程采取先恒流充电后恒压充电的方法。在待优化锂离子电池表面布置5个热电偶(热电偶分布如图9所示，图9中标号①、②、③、④、⑤所在位置为该5个热电偶分布位置)，并将待优化锂离子电池和热电偶与数据采集仪相连，之后进行0.5c恒流放电，得到放电曲线、待优化锂离子电池表面的测量的五点的平均温度变化曲线、以及放电结束时电池表面温度的红外热成像结果。然后进行耦合模型建立过程的描述，步骤如下：步骤一，参数获取。根据实验测量以及文献调研的方法获取待优化锂离子电池的电极设计参数、电极动力学参数以及电极材料热物性参数，具体参数列于表2、表3和表4；表2.电极设计参数注：“-”表示该项不存在或不考虑表3.电极动力学参数表4.电池材料的热物性参数步骤二，利用所述极耳尺寸参数、电极设计参数和电极动力学参数，建立所述待优化锂离子电池的一维电化学模型；利用所述外观参数、所述电极设计参数和电极材料热物性参数，建立所述待优化锂离子电池的三维热模型；将一维电化学模型中的热源作为函数带入三维热模型中，而三维热模型中温度的变化又会影响一维电化学模型中与温度相关的参数，以此完成一维电化学模型和三维热模型的耦合，获得待优化锂离子电池的耦合模型，耦合示意图参考图4。步骤三，模型验证。模拟时对待优化锂离子电池的耦合模型进行0.5c放电，得到待优化锂离子电池的耦合模型的放电曲线，与步骤一种实验中热电偶位置相对应的五点的平均温度变化曲线，以及放电结束时电池表面的温度场分布图。耦合模型的放电实验结果与待优化锂离子电池的恒流放电实验结果的对比参考图10、图11、图12(a)和图12(b)中；其中，图10为耦合模型以0.5c恒流放电过程的放电曲线与待优化锂离子电池的恒流放电过程的对比图；图11为耦合模型以0.5c恒流放电过程的五点的平均温度变化曲线与待优化锂离子电池的平均温度变化曲线的对比图；图12(a)为耦合模型以0.5c恒流放电过程结束时，表面温度的红外热成像结果图；图12(b)为待优化锂离子电池以0.5c恒流放电过程结束时，表面温度的红外热成像结果图。在图10和图11中，实验所代表的曲线为对待优化锂离子电池的实验结果；模拟所代表的曲线为对耦合模型进行模拟的结果。从上述实验结果(待优化锂离子电池0.5c恒流放电的结果)与模拟结果(耦合模型0.5c恒流放电的结果)的对比中，可以看出实验结果与模拟结果均吻合良好，证明耦合模型可以精确反映待优化锂离子电池在恒流放电过程中的各项参数。步骤四，待优化锂离子电池的极耳尺寸的优化。该电池的实际极耳尺寸以及要盖板的极耳尺寸列于表5中，为了进行对照，只改变单一的极耳尺寸进行热分析，得出较为优化的单一极耳尺寸，并且为了使结果更加明显，在较大的放电倍率(4c)下进行模拟计算。表5.极耳尺寸数值的设定极耳尺寸实际尺寸(备选参数1)备选参数2备选参数3备选参数4厚度(mm)0.20.10.30.4高度(mm)30202535宽度(mm)30253540(1)极耳厚度的优化该电池实际极耳厚度为0.2mm，在此基础上进行同等程度的增大和减小，对具有四种极耳厚度(0.1mm，0.2mm，0.3mm，0.4mm)的耦合模型进行数值模拟。模拟结果参考图13，从图13可以看出随着极耳厚度的增大，正极极耳的平均温度降低，尤其是从0.1mm增大到0.2mm时，正极极耳温度下降比较明显。表6为放电结束时不同极耳厚度下电池的温度以及温差，从中可以看出只有当极耳厚度从0.1mm增加到0.2mm时，温差明显降低，而当厚度继续增加时温差变化很小并有略微升高的趋势，这表明当极耳厚度为0.2mm时电池的温度分布已经足够均匀，不需要再增大厚度，并且厚度的继续增大会降低电池的能量密度。因此，综上所述，选择优化的极耳尺寸为0.2mm。表6.放电结束时不同极耳厚度下电池的温度和温差以及最大温度位置(2)极耳高度的优化该电池实际极耳高度为30mm，在此基础上进行同等程度的增大和减小，对具有四种极耳高度(20mm，25mm，30mm，35mm)的耦合模型进行数值模拟。模拟结果参考图14，从图14可以看出随着极耳高度的变化，正极极耳的平均温度变化很小。表7为放电结束时不同极耳高度下电池的温度以及温差，可以看出随着极耳高度的增大，电池的温差增大。这是由于焦耳热只与极耳的横截面积有关，而与极耳的高度无关，因此极耳高度并不会影响极耳处的焦耳产热；而随着极耳高度的增大，极耳的散热面积增大，导致散热加快，因而温差增大。因此综上所述，可以取20mm作为较优化的极耳高度。表7.放电结束时不同极耳高度下电池的温度和温差以及最大温度位置(3)极耳宽度的优化该电池实际极耳宽度为30mm，在此基础上进行同等程度的增大和减小，对具有四种极耳宽度(25mm，30mm，35mm，40mm)的耦合模型进行数值模拟。模拟结果参考图15，从图15可以看出随着极耳宽度的增大，正极极耳的平均温度降低。表8列出了不同极耳宽度下电池的温度以及温差，可以看出变化趋势与极耳厚度不同时的一致。这是由于当极耳厚度和宽度增大时，极耳横截面积增大，根据极耳焦耳产热公式可知极耳焦耳热减小；而极耳的散热面积也相应增大，导致散热加快，因此此时内部产热与外部散热共同影响了电池的温度以及温差。当极耳宽度从30mm变成35mm时，电池最大温度的位置从正极极耳处转移到了电池中部，有效地缓解了正极极耳处产热集中的现象。因此，综上所述，较优化的极耳宽度选择为35mm。表8.放电结束时不同极耳宽度下电池的温度和温差以及最大温度位置综合以上对于单一极耳尺寸的优化，最终得出较优化的极耳尺寸为极耳厚度0.2mm，极耳高度20mm，极耳宽度35mm，其体积相比原来的极耳减小了22.2％，而且降低了电池温度以及温差，缓解了正极极耳处产热集中的现象，可以为锂离子电池的结构设计提供一定的方法和依据。下面对本申请实施例提供的锂离子电池的模型建立系统进行描述，下文描述的锂离子电池的模型建立系统与上文描述的锂离子电池模型的建立方法可相互对应参照。一种锂离子电池的模型建立系统，包括：第一参数获取模块，用于获取锂离子电池的外观参数，所述外观参数包括电池尺寸参数以及极耳尺寸参数；第二参数获取模块，用于获取所述锂离子电池的电极设计参数、电极动力学参数和电极材料热物性参数；电化学模型建立模块，用于利用所述极耳尺寸参数、电极设计参数和电极动力学参数，建立所述锂离子电池的一维电化学模型；热模型建立模块，用于利用所述外观参数、所述电极设计参数和电极材料热物性参数，建立所述锂离子电池的三维热模型；模型耦合模块，用于对所述锂离子电池的一维电化学模型和三维热模型进行耦合，获得所述锂离子电池的耦合模型。可选的，所述电化学模型建立模块具体用于利用所述极耳尺寸参数、电极设计参数和电极动力学参数，根据质量守恒定律、电荷守恒定律和电化学动力学定律，建立所述锂离子电池的一维电化学模型。可选的，所述热模型建立模块具体用于利用所述外观参数、所述电极设计参数和电极材料热物性参数，根据能量守恒方程，建立所述锂离子电池的三维热模型。可选的，还包括：实验模块，用于对所述锂离子电池进行充电，在充电完成后对所述锂离子电池进行恒流放电处理，并获取在恒流放电过程中，所述锂离子电池表面的温度变化参数以及放电参数；第一曲线获取模块，用于根据所述锂离子电池表面的温度变化参数，获取所述锂离子电池的表面平均温度变化曲线；第二曲线获取模块，用于根据所述锂离子电池的放电参数，获取所述锂离子电池的放电曲线；模拟模块，用于利用所述锂离子电池的耦合模型，获取所述耦合模型的表面平均温度变化曲线以及所述耦合模型的放电曲线；对比模块，用于对比所述耦合模型的表面平均温度变化曲线与所述锂离子电池的表面平均温度变化曲线，以及所述耦合模型的放电曲线与所述锂离子电池的放电曲线，根据对比结果判断所述耦合模型与所述锂离子电池是否符合，如果否，则对所述锂离子电池的电极设计参数、电极动力学参数和电极材料热物性参数进行修正后返回触发所述电化学模型建立模块。综上所述，本申请实施例提供了一种锂离子电池的模型建立方法、系统及极耳尺寸的优化方法，其中，所述锂离子电池的模型建立方法根据锂离子电池的外观参数、电极设计参数、电极动力学参数和电极材料热物性参数分别建立了锂离子电池的一维电化学模型和三维热模型，并对所述一维电化学模型和三维热模型进行耦合，最终获得锂离子电池的耦合模型。在获得所述锂离子电池的耦合模型后，通过改变锂离子电池的耦合模型的外观参数即可模拟不同外观参数的锂离子电池的恒流放电实验，并根据实验结果对具有该外观参数的锂离子电池进行热分析，以获得热分析结果，无需针对该外观参数实际制备锂离子电池进行上述实验，降低了对锂离子电池的优化过程的成本；并且由于无需进行锂离子电池的制备过程，也大大降低了对锂离子电池进行优化过程所耗费的时间，提升了优化效率。需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。对于实施例公开的锂离子电池的模型建立系统而言，由于其与实施例公开的锂离子电池的模型建立方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见锂离子电池的模型建立方法相应部分说明即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12