[发明专利]一种锂离子电池低温充电性能的仿真方法及系统

说明书

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池低温充电性能的仿真方法及系统。解决如何缩短锂离子电池研发生产周期、降低研发生产成本问题；包括以下步骤：输入模型参数构建一维锂离子电化学—热耦合瞬态模型对标常温下锂离子电池的充放电性能，优化模型参数，确保模型参数设置正确输入环境温度参数，设置边界析锂离条件；设置锂离子电池充放电制度进行低温充放电仿真；根据仿真结果确认锂离子电池低温充放电制度和温度变化；通过优化锂离子电池低温下的充电制度，改善电池低温下的充放电性能；本发明提出的电化学—热耦合瞬态模型具有较高的准确性和有效性，对于实际充放电具有良好的指导作用。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池低温充电性能的仿真方法及系统。

背景技术

随着新能源产业的快速发展，锂离子电池的生产规模和需求量日益增加，锂离子电池由于具有较高的能量密度、较长的循环寿命、较低的自放电率以及绿色环保等优点，成功带动新能源汽车行业和数码消费电子行业的蓬勃发展。正常情况下，锂离子电池充电速度较慢，一般从初始状态充至满电状态通常需要较长的时间，给新能源汽车的普及和使用来不便。而较快的充电速度会破坏电池的内部结构，缩短电池的使用寿命。特别是环境温度较低时，锂离子电池的内阻明显增大，电池的可用能量和功率大大降低，在较低的温度下充电，可能引发电池内部析锂，产生安全隐患。因此，对于低温下锂离子的充电需要严格控制。

目前，各大企业对于新产品锂离子电池的研发处于加速阶段，而昂贵的研发成本和较长的生产周期严重制约锂电行业的发展。因此，锂离子电池研究不再仅仅依赖于实验研究，而是利用多物理场仿真软件对锂离子电池进行建模评估，通过相关仿真研究(电化学、热仿真等)对电池进行各方面性能的预测，制定可靠的实验方案进行实验验证，进而缩短锂离子电池研发生产周期，降低研发生产成本。

现有技术中，申请公布日期为2019年02月26日、申请公布号为CN109388859A的中国发明专利申请《一种锂离子电池性能仿真方法和系统》公开的锂离子电池性能仿真方法可以实现对锂离子电池从正常工作状态到热失控状态全过程的仿真模拟，但是该文献的电化学-热耦合模型的侧重于电池的热性能，主要说明锂离子电池从正常状态到热失控状态全过程的仿真模拟，并未提出如何对锂离子电池充电方法进行仿真优化。

发明内容

本发明的目的在于如何设计一种锂离子电池低温充电性能的仿真方法及系统，以解决现有技术中锂离子电池研发生产周期长、研发生产成本高的问题。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种锂离子电池低温充电仿真方法，包括以下步骤：

S1、以锂离子电池正极片、隔膜、负极片厚度方向的尺寸构建一维锂离子电池电化学-热耦合模型：

S2、将常温下锂离子电池的实际测试数据与一维锂离子电池电化学-热耦合模型的仿真测试数据进行对标，从而修改一维锂离子电池电化学-热耦合模型的参数，确保一维锂离子电池电化学-热耦合模型参数设置正确；

S3、输入一维锂离子电池电化学-热耦合模型环境温度，环境温度设置为小于等于0℃，并设置锂离子电池边界析锂条件作为仿真计算的停止条件；

S4、根据锂离子电池不同荷电状态以及环境温度确立锂离子的扩散系数、正负极中锂离子的反应速率随温度、电池荷电状态的变化而变化的关系，从而得到锂离子电池析锂边界条件；

S5、锂离子电池析锂边界条件设置最大充电电流，确立锂离子电池的充电制度，进行低温充电仿真。