[发明专利]基于pade近似的液态金属电池电极扩散过程的建模方法

权利要求书

1.一种基于pade近似的液态金属电池电极扩散过程的建模方法，其特征在于，包括：

S1：针对液态金属电池分层结构特点设置电池1-D简化模型，所述电池1-D简化模型设定：物质运动只发生在水平方向且水平方向上发生的电化学反应是均匀的；忽略负极扩散过程且负极电势视为零；反应过程中正负极电极容量不发生变化；忽略重力对物质的影响；

S2：针对所述电池1-D简化模型，获取所述液态金属电池内正极材料对应的扩散系数D_p；

S3：利用菲克第二定律和所述扩散系数描述正极扩散过程，以获得正极Li扩散浓度与电流密度的比值，所述比值用于描述正极动态性能；

S4：利用Pade近似的偏微分方程化简所述比值，以模拟所述液态金属电池的电极扩散过程，从而得到电极扩散过程模型。

2.如权利要求1所述的基于pade近似的液态金属电池电极扩散过程的建模方法，其特征在于，所述S2包括：

由于所述液态金属电池的负极纯锂视为零电势，所测开路电压即为正极平衡电势；利用电池电压变化与弛豫时间的关系获取所述扩散系数。

3.如权利要求2所述的基于pade近似的液态金属电池电极扩散过程的建模方法，其特征在于，所述S2包括：

利用公式计算所述扩散系数D_p；

其中，τ代表弛豫时间，n_m指的是摩尔数；V_m代表电极材料的摩尔体积；S代表电极/电解质接触面积；ΔE_s是脉冲引起的电压变化；ΔE_t是恒电流充放电的电压变化。

4.如权利要求1所述的基于pade近似的液态金属电池电极扩散过程的建模方法，其特征在于，所述S4包括：

S41：获取所述比值G(s)中的超越函数项H(s)，s是拉式变换中的复参变量；

S42：基于Pade近似的偏微分方程利用函数H_app(s)对H(s)进行近似化简；a_i是分子系数，b_i是分母系数，N，M为整数项；

S43：求解H_app(s)的系数a_i。

5.如权利要求4所述的基于pade近似的液态金属电池电极扩散过程的建模方法，其特征在于，所述S2包括：

S21：利用菲克第二定律和所述扩散系数描述正极扩散过程，以获得正极表面锂浓度与电流密度I(s)的比值；并获取正极平均锂浓度与电流密度I(s)的比值；

S22：利用获取所述Li扩散浓度与电流密度I(s)的比值G(s)，以描述正极动态性能的参数。

6.如权利要求5所述的基于pade近似的液态金属电池电极扩散过程的建模方法，其特征在于，所述S21包括：

利用描述正极扩散过程，结合正极扩散的边界条件获取正极表面锂浓度与电流密度I(s)的比值：

利用公式表征正极平均锂浓度与电流密度I(s)比值G(s)；

其中，C_p表示Li浓度，x表示对应x轴位置，t表示时间，A分别为正极截面积，F为法拉第常数，L为正极长度。

7.如权利要求6所述的基于pade近似的液态金属电池电极扩散过程的建模方法，其特征在于，所述S41包括：

将λ＝L²/D_p代入所述比值得到H(s)为超越函数项。