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恭喜湖南城市学院黄志亮获国家专利权

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龙图腾网恭喜湖南城市学院申请的专利一种软包锂电池动态产气率辨识方法及相关设备获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119024185B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-04发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411216632.1,技术领域涉及:G06F30/27;该发明授权一种软包锂电池动态产气率辨识方法及相关设备是由黄志亮;谢俊全;莫佳欣;钟静怡;李航洋;张致远;阳同光设计研发完成,并于2024-09-02向国家知识产权局提交的专利申请。

一种软包锂电池动态产气率辨识方法及相关设备在说明书摘要公布了:本发明提供了一种软包锂电池动态产气率辨识方法及相关设备,涉及锂电池状态分析技术领域,所述方法包括:建立锂电池的动态产气率辨识装置;实施所述锂电池的热滥用实验;建立所述锂电池的产气解析模型;构造所述锂电池的动态产气率辨识模型;求解所述锂电池的动态产气率辨识模型。本发明建立了产气率辨识装置,通过热滥用实验获得锂电池体积变化,并以此为拟合目标反求动态产气率;辨识装置简单且成本低,辨识流程步骤清晰且不涉及复杂有限元或算法编程,易于一般工程师掌握,具有良好的工程适用性。构建了耦合反应、热路、热力学子模型的产气解析模型,并以此作为产气率辨识模型的内核,支撑了产气率辨识结果的有效性。

本发明授权一种软包锂电池动态产气率辨识方法及相关设备在权利要求书中公布了:1.一种软包锂电池动态产气率辨识方法,其特征在于,所述方法包含如下处理步骤:步骤S1:建立锂电池的动态产气率辨识装置;步骤S2:实施所述锂电池的热滥用实验;步骤S3:建立所述锂电池的产气解析模型;步骤S4:构造所述锂电池的动态产气率辨识模型;步骤S5:求解所述锂电池的动态产气率辨识模型;其中,在所述步骤S1中,所述动态产气率辨识装置包括上板、下板、配重块、热电偶、机械式位移传感器、导向柱,所述动态产气率辨识装置用于辨识锂电池的动态产气率,处于满电荷状态的所述锂电池夹持于所述上板和所述下板之间,所述热电偶放置于所述锂电池与所述下板之间的中心位置,所述配重块放置于所述上板上表面中心位置,所述机械式位移传感器固定在所述上板,且两个所述机械式位移传感器沿所述上板的中心线对称位置,所述机械式位移传感器的探头朝向所述下板,所述上板通过所述导向柱与所述下板之间间隙配合,采用温度试验箱提供所述锂电池的热滥用条件;其中,所述锂电池包括电芯、软包和电解液;在所述步骤S3中,所述产气解析模型的建模流程如下;步骤S3.1:建立生热方程,写成式1,即Qt=Qdt+Qrt+Qet,t∈[0,tn];t表示当前时刻,tn表示所述热滥用实验的结束时刻,Qt表示所述锂电池的生热率,Qdt表示SEI分解反应生热率,Qrt表示SEI再生反应生热率,Qet表示电解液分解反应生热率;所述SEI分解反应生热率写成式2:Qdt=ma·hd·vdt;所述SEI再生反应生热率写成式3:Qrt=ma·hr·vrt;ma表示活性物质量,hd表示SEI分解反应焓变,hr表示SEI再生反应焓变;vdt表示SEI分解反应速率,写成式4:vdt=-dxldt=fd·xlt·exp-EdRuTct;fd表示SEI分解反应频率,Ed表示SEI分解活化能,Tct表示锂电池温度,xlt表示SEI锂离子分量,dxldt表示xlt变化率;Ru表示通用气体常数,即8.324Jmol·K;vrt表示SEI再生反应速率,写成式5:vrt=fr·xrt·exp-xstx0-ErRuTct;fr表示SEI再生反应频率,Er表示SEI再生活化能,xrt表示阳极嵌入锂离子分量,xst表示SEI厚度分量;xrt增长同步于xst下降,写成式6:dxsdt=-dxrdt,dxsdt表示xst的变化率,dxrdt表示xrt的变化率;所述电解液分解反应生热率写成式7:Qet=me·he·vet;me表示电解液质量,he表示电解液分解反应焓变,vet表示电解液分解反应速率,写成式8:vet=-dxedt=fe·xet·1-xet·exp-EeRuTct;fe表示所述电解液分解反应频率,Ee表示所述电解液分解活化能,xet表示电解液分量;步骤S3.2:建立产气方程,写成式9:dmdt=rdt·vdt+rrt·vrt+ret·vet;dmdt表示所述锂电池内部反应气体的质量变化率,rdt表示SEI分解产气率,rrt表示SEI再生产气率,ret表示电解液分解产气率;步骤3.3:建立热路子模型,流程如下;所述电芯的温度与所述电芯所在环境的温度之间的热平衡方程推导为式10:0.5·Qt=Tct-TtRgt=Tt-TftRf=Tft-TatRa;Tt表示所述反应气体的温度,Tft表示所述锂电池的表面温度,Tat表示所述环境的温度;Ra表示所述上板与所述环境之间的对流热阻,写成式11:Ra=1ha·Af;Af表示所述上板与所述环境的换热面积,ha表示对流系数;Rf表示所述上板的热阻,写成Rf=HfKf·Af;Hf表示所述上板的厚度,Kf表示所述上板的热导率;Rgt表示所述反应气体的热阻,写成式11:Rgt=DtKg·A;A表示所述锂电池与所述上板之间的换热面积,Kg表示所述反应气体的导热率,Dt表示所述电芯到所述软包的间隙厚度;步骤3.4:建立热力学子模型,流程如下;所述反应气体的状态方程推导为式12:P=0.5·mt·R·TtDt·A;R表示反应气体常数;P表示所述反应气体的压力,等于所述环境的气压;所述锂电池的高度写成式13:Ht=H0+2·Dt;Ht表示所述锂电池的高度,H0表示所述高度的初始值;其中,在所述步骤S4中,所述动态产气率辨识模型写成式14:minrdk,rrk,rekER=absHtk-HEtk,k=1,2,...,n;s.t.rdk0,rrk0,rek0;HEtk表示所述锂电池的高度测量结果,写成式15:HEtk=H0+k-1·dH;tk表示第k个离散时刻,k表示离散步序号,n表示离散数;dH表示等高度差,写成式16:dH=HEtn-H0;HEtn表示结束时刻的所述高度测量结果;Htk表示所述第k个离散时刻的高度预测结果,求解所述产气解析模型得到;abs表示绝对值操作符,min表示最小化操作符,s.t.表示约束操作符;ER表示拟合误差;rdk表示所述第k个离散时刻的SEI分解产气率,rrk表示所述第k个离散时刻的SEI再生产气率,rek表示所述第k个离散时刻的电解液分解产气率;n的取值原则建立为式17:nHEtn-H0HS;HS表示机械式位移传感器的分辨率。

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