电池极化分析模型的建立方法、电池极化分析方法及装置

技术领域

本申请的实施例涉及电池技术领域，特别涉及一种电池极化分析模型的建立方法、电池极化分析方法及装置。

背景技术

电池的极化是指在工作过程中，电池的正、负极之间的化学反应形成一层电极极化物，导致电池性能下降的现象。

为了提升电池的体积能量密度，现有的电池逐渐增加长度尺寸。然而，电池长度的增加会增加电池极化出现的概率，进而导致电池的充放电能量效率降低，产热功率增加。

目前，由于电池的长度增加与极化概率增加之间的规律通常使用接近真实结构的电化学模型来评估。但电化学模型的准确性依赖于仿真模型的精度，因此其标定参数众多，置信度较低；同时，仿真计算过程繁琐、效率低，不利于快速进行不同长度电池的极化分析。

发明内容

本申请的实施例提供一种电池极化分析模型的建立方法，以解决现有技术中电化学模型的准确性低、过程繁琐的技术问题；本申请的实施例还提供一种电池极化分析方法；本申请的实施例还提供一种电池极化分析装置。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例公开了如下技术方案：

第一方面，提供了一种电池极化分析模型的建立方法，包括：

获取目标第一阻值的第一电流和第二电流，以及目标第二阻值的第三电流和第四电流；所述第一阻值为目标电池的单位长度负极集流体的阻值，所述目标第一阻值为多个所述第一阻值中的任意一个；所述第二阻值为目标电池的单位长度正极集流体的阻值，所述目标第二阻值为多个所述第二阻值中的任意一个；

根据边界条件获得模型常数；所述边界条件根据电池长度确定，所述模型常数包括第一常数、第二常数和第三常数；

根据所述目标第一阻值、所述第一电流、所述第二电流、所述目标第二阻值、所述第三电流、所述第四电流和所述模型常数建立电池极化分析模型。

结合第一方面，根据以下公式确定所述边界条件：

i

其中，i

结合第一方面，所述电池极化分析模型根据以下公式确定：

其中，Z为电池的总等效阻值，R

结合第一方面，所述第一参数根据以下公式确定：

U(0)＝C

其中，C

结合第一方面，所述第二参数根据以下公式确定：

其中，γ为所述第二参数，R

结合第一方面，所述模型常数根据以下公式确定：

其中，C

结合第一方面，所述电池极化分析模型包括：

多个并联的微单元；每个所述微单元包括：

所述单位长度负极集流体的阻值、所述单位长度正极集流体的阻值和一个微单元非集流体欧姆和电化学阻值。

第二方面，提供了一种电池极化分析方法，采用如第一方面中任意一项所述的建立方法所建立的电池极化分析模型，所述分析方法包括：

获取第一电池的第一阻值和第一电池的第二阻值；

在目标荷电状态下，采集所述第一电池在预设条件下的第一脉冲测试结果，并根据所述第一脉冲测试结果、所述第一电池的第一阻值、所述第一电池的第二阻值和所述电池极化分析模型，确定所述第一电池的第一总等效阻值；

获取第二电池的第一阻值和第二电池的第二阻值；

根据所述第一总等效阻值和所述第一电池的第一目标长度确定一个微单元非集流体欧姆和电化学阻值R

根据所述第二电池的第一阻值、所述第二电池的第二阻值、所述R

根据所述第一总等效阻值和所述第二总等效阻值获取极化内阻变量，所述极化内阻变量用于指示所述第二电池相较于所述第一电池的极化概率。

结合第二方面，所述第一电池的第一阻值和所述第一电池的第二阻值根据电池设计信息和电阻公式确定。

第三方面，提供了一种电池极化分析装置，用于执行如第二方面中任意一项所述的电池极化分析方法，所述分析装置包括：

数据获取模块，所述数据获取模块用于获取所述第一电池的第一阻值、所述第一电池的第二阻值、所述第二电池的第一阻值和所述第二电池的第二阻值；

数据处理模块，所述数据处理模块用于在目标荷电状态下，采集所述第一电池在预设条件下的第一脉冲测试结果，并根据所述第一脉冲测试结果、所述第一电池的第一阻值、所述第一电池的第二阻值和所述电池极化分析模型，确定所述第一电池的第一总等效阻值；以及，根据所述第一总等效阻值和所述第一电池的第一目标长度确定一个微单元非集流体欧姆和电化学阻值R

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

与现有技术相比，本申请提供的电池极化分析模型的建立方法，包括：获取目标第一阻值的第一电流和第二电流，以及目标第二阻值的第三电流和第四电流；第一阻值为目标电池的单位长度负极集流体的阻值，目标第一阻值为多个第一阻值中的任意一个；第二阻值为目标电池的单位长度正极集流体的阻值，目标第二阻值为多个第二阻值中的任意一个；根据边界条件获得模型常数；边界条件根据电池长度确定，模型常数包括第一常数、第二常数和第三常数；根据目标第一阻值、第一电流、第二电流、目标第二阻值、第三电流、第四电流和模型常数建立电池极化分析模型。如此，本申请根据目标电池建立电池极化分析模型，当设计新的电池时，只需要将新电池的长度信息带入电池极化分析模型则可以对新电池进行极化分析，以提升不同长度电池的极化分析的效率。

本申请提供的电池极化分析方法具有上述电池极化分析模型的建立方法的所有技术特征和有益效果，在此不再赘述。

本申请提供的电池极化分析装置具有上述电池极化分析方法的所有技术特征和有益效果，在此不再赘述。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本申请实施例提供的电池极化分析模型的结构示意图一；

图2为本申请实施例提供的电池极化分析模型的结构示意图二。

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。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

申请人发现，目前，电化学模型的准确性依赖于仿真模型的精度，因此其标定参数众多，置信度较低；同时，仿真计算过程繁琐、效率低，不利于快速进行不同长度电池的极化分析。

为此，本申请根据目标电池建立电池极化分析模型，当设计新的电池时，只需要将新电池的长度信息带入电池极化分析模型则可以对新电池进行极化分析，以提升不同长度电池的极化分析的效率。

以下通过实施例来阐述本申请的具体实施方式：

请参阅图1和图2，图1示意了本申请实施例提供的电池极化分析模型的结构示意图一；图2示意了本申请实施例提供的电池极化分析模型的结构示意图二。本申请提供了一种电池极化分析模型的建立方法，包括：

步骤101，获取目标第一阻值R

步骤102，根据边界条件获得模型常数；边界条件根据电池长度确定，模型常数包括第一常数C

具体地，在一种实施例中，根据以下公式确定边界条件：

i

其中，i

具体地，在一种实施例中，模型常数根据以下公式确定：

其中，C

步骤103，根据目标第一阻值R

在一种实施例中，电池极化分析模型根据以下公式确定：

其中，Z为电池的总等效阻值，R

具体地，对图2虚线框内的电路进行方程描述，根据基尔霍夫电压与电流定律，有：

将上述公式(4)写为偏微分方程组形式：

联立公式(4)和公式(5)，得到：

该微分方程通解为：

U(x)＝C

同时：

其中，在公式(4)至公式(9)中，x为长度方向的局部坐标，U(x)为长度方向上坐标为x处的局部电势，

在一种实施例中，第一参数根据以下公式确定：

U(0)＝C

其中，C

在一种实施例中，第二参数根据以下公式确定：

其中，γ为第二参数，R

在一种实施例中，电池极化分析模型包括：

多个并联的微单元；每个微单元包括：

单位长度负极集流体的阻值、单位长度正极集流体的阻值和一个微单元非集流体欧姆和电化学阻值。

与现有技术相比，本申请提供的电池极化分析模型的建立方法，包括：获取目标第一阻值R

相应的，本申请实施例提供一种电池极化分析方法，采用如上述实施例中任意一项的建立方法所建立的电池极化分析模型，分析方法包括：

步骤201，获取第一电池的第一阻值R

步骤202，在目标荷电状态下，采集第一电池在预设条件下的第一脉冲测试结果，并根据第一脉冲测试结果、第一电池的第一阻值R

具体地，预设条件为0.1s条件。目标荷电状态为指定的任意荷电状态，本申请的测试环境和测试温度均有测试者进行指定，理论上本方法可以适用任意环境和温度。在本申请中，脉冲测试结果的测试装置为电池充放电柜或者电化学工作站。

具体地，在一种实施例中，第一电池的第一总等效阻值Z

(U

其中，U

步骤203，获取第二电池的第一阻值R

步骤204，根据第一总等效阻值Z

步骤205，根据第二电池的第一阻值R

步骤206，根据第一总等效阻值Z

在一种实施例中，第一电池的第一阻值R

具体地，电阻公式为：

R＝ρ*L/S， (13)

其中，ρ为金属箔材电阻率，L为极片高度；S为极片垂直于长度方向的剖面截面积，其中S＝极片高度*箔材厚度。

本申请提供的电池极化分析方法具有上述电池极化分析模型的建立方法的所有技术特征和有益效果，在此不再赘述。

相应的，本申请实施例提供一种电池极化分析装置，用于执行如上述实施例中任意一项的电池极化分析方法，分析装置包括：

数据获取模块，数据获取模块用于获取第一电池的第一阻值R

数据处理模块，数据处理模块用于在目标荷电状态下，采集第一电池在预设条件下的第一脉冲测试结果，并根据第一脉冲测试结果、第一电池的第一阻值R

本申请提供的电池极化分析装置具有上述电池极化分析方法的所有技术特征和有益效果，在此不再赘述。

以上对本申请实施例所提供的电池极化分析模型的建立方法、电池极化分析方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；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申请各实施例的技术方案的范围。