[发明专利]电池多尺度建模方法、装置及电子设备

说明书

本发明提供了一种电池多尺度建模方法、装置及电子设备，其中方法包括：基于电池参数和电池内部反应机理，建立电池的电化学模型；在电池负极建立用于SEI膜生长的空间网络；所述空间网络的底面为电池负极颗粒表面，所述空间网络的高度方向为电池负极颗粒的径向；所述空间网络从底面开始至高度方向上被划分为多层网格；从所述空间网络中多层网格的底层网格开始，对所述空间网络中的SEI膜生长进行蒙特卡洛模拟，得到电池的老化模型；将所述电化学模型和所述老化模型进行参数耦合，得到电池的多尺度耦合模型。本方案，能够提高模拟准确性。

技术领域

本发明实施例涉及电池技术领域，特别涉及一种电池多尺度建模方法、装置及电子设备。

背景技术

电池是一个十分复杂的物理化学系统，基于其内部的相互作用关系，可以建立电池模型，以对电池中各特征量之间的关系进行模拟。目前，电池建模方法是基于电池内部的物理化学反应机理，建立电化学模型。但是，已有的电化学模型未考虑电池老化带来的容量衰减、内阻增加等影响，因此，模拟准确性较差。

发明内容

本发明实施例提供了一种电池多尺度建模方法、装置及电子设备，能够提高模拟准确性。

第一方面，本发明实施例提供了一种电池多尺度建模方法，包括：

基于电池参数和电池内部反应机理，建立电池的电化学模型；

在电池负极建立用于SEI膜生长的空间网络；所述空间网络的底面为电池负极颗粒表面，所述空间网络的高度方向为电池负极颗粒的径向；所述空间网络从底面开始至高度方向上被划分为多层网格；

从所述空间网络中多层网格的底层网格开始，对所述空间网络中的SEI膜生长进行蒙特卡洛模拟，得到电池的老化模型；

将所述电化学模型和所述老化模型进行参数耦合，得到电池的多尺度耦合模型。

在一种可能的实现方式中，按照如下方式对每一个生长阶段中所述空间网络中的SEI膜生长进行蒙特卡洛模拟：

基于上一个生长阶段所述空间网络中的非空位网格，确定当前生长阶段待生长SEI膜的空位网格；所述非空位网格为已生长有SEI膜的网格；

针对当前生长阶段待生长SEI膜的每一个空位网格，分别计算SEI膜的形成速率；

将每一个空位网格分别作为一个SEI膜生长事件，并结合所述形成速率，确定当前生长阶段生长SEI膜的目标空位网格以及计算当前生长阶段对应的仿真时间步长。

在一种可能的实现方式中，利用如下第一公式、第二公式和第三公式计算空位网格的SEI膜的形成速率：

其中，Γ是空位网格的SEI膜的形成速率，K是SEI膜的反应速率常数，F是法拉第常数，R是理想气体常数，T是电池温度，η_SEI是SEI膜的局部过电势，J_s,0是SEI膜形成的交换电流密度，a₀是单个网格的底面积，N_A是阿伏伽德罗常数，U_SEI是SEI膜的反应平衡电势，是固相电势，是液相电势，R_SEI是SEI膜内阻，j为锂离子流量密度。

在一种可能的实现方式中，还包括：

确定该空位网格所属网格层中是否存在与该空位网格相邻的非空位网格；若存在，则将计算得到的形成速率与电化学常数的乘积确定为该空位网格的SEI膜的形成速率；所述电化学常数大于1。

在一种可能的实现方式中，所述确定当前生长阶段生长SEI膜的目标空位网格，包括：

针对每一个事件，将该事件所对应SEI模的形成速率除以所有事件SEI膜的形成速率之和的商值确定为该事件的发生概率；