详情

原文传递一种基于电化学-力耦合模型的锂离子电池放电过程中电极颗粒间应力的确定方法

专利名称：	一种基于电化学-力耦合模型的锂离子电池放电过程中电极颗粒间应力的确定方法
摘要：	本发明公开了一种基于电化学‑力耦合模型的锂离子电池放电过程中电极颗粒间应力确定方法，涉及锂离子电池应力计算领域，该方法在锂离子电池电极颗粒尺度建立三维模型，具体步骤如下：(1)选取正负电极材料，获取电化学和力学初始参数，建立三维颗粒尺度的电化学‑力耦合模型；(2)根据电池的电化学反应以及菲克定律计算得到固相锂浓度；(3)将步骤(2)中计算得到的锂浓度耦合至应力模型，其中电极颗粒的膨胀率为固相锂浓度的函数，进而计算出负极颗粒的应力。本发明能够计算锂离子电池在放电过程中电极颗粒所受的应力，进而为电极材料的破裂和粉碎提供一定的指导依据。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	安徽;34
申请人：	中国科学技术大学
发明人：	王青松;梅文昕;孙金华
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910229805.6
公开号：	CN109991301A
代理机构：	北京科迪生专利代理有限责任公司
代理人：	杨学明;顾炜
分类号：	G01N27/416(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	230026 安徽省合肥市包河区金寨路96号
主权项：	1.一种基于电化学-力耦合模型的锂离子电池放电过程中电极颗粒间应力的确定方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一，选择正负极电极材料，获取其电化学参数以及固体力学相关参数；步骤二，根据初始参数建立电极颗粒尺度的三维电化学-力耦合模型；步骤三，根据电化学反应和菲克定律计算得到电极颗粒的固相锂浓度；步骤四，将步骤三种的计算结果作为初始值带入到应力模型中，根据电极颗粒的膨胀率为固相锂浓度的函数计算电极颗粒所受的应力。 2.根据权利要求1所述的一种基于电化学-力耦合模型的锂离子电池放电过程中电极颗粒间应力的确定方法，其特征在于，电化学-力耦合包含正极颗粒，负极颗粒，以及电解液三部分，其中正极颗粒与电解液接触边界定义为正极集流体，相同地，负极颗粒与电解液接触边界定义为负极集流体。 3.根据权利要求1所述的一种基于电化学-力耦合模型的锂离子电池放电过程中电极颗粒间应力的确定方法，其特征在于，步骤三与步骤四是相互耦合的，电化学模型中化学反应速率的变化会导致固相锂浓度的变化，进一步会造成应力模型中应力的变化，而应力的变化又会引起化学反应速率的变化，以此实现电化学-应力的耦合反馈机制。 4.根据权利要求1所述的一种基于电化学-力耦合模型的锂离子电池放电过程中电极颗粒间应力的确定方法，其特征在于，该方法步骤四仅计算放电过程中负极颗粒产生的应力，原因在于与负极颗粒相比，正极颗粒的体积变形率很小。 5.根据权利要求1所述的一种基于电化学-力耦合模型的锂离子电池放电过程中电极颗粒间应力的确定方法，其特征在于，该方法步骤四中的膨胀函数基于前人实验数据获得，保证了模型的精确性和正确性。 6.根据权利要求1所述的一种基于电化学-力耦合模型的锂离子电池放电过程中电极颗粒间应力的确定方法，其特征在于，三维电极颗粒尺度的模型可观察到在放电过程中颗粒的变形膨胀情况，提高了模型的可视化。
所属类别：	发明专利