申请/专利权人：西安交通大学

申请日：2024-04-02

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN118299692A

主分类号：H01M10/44

分类号：H01M10/44;H01M10/613;H01M10/633

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.07.23#实质审查的生效;2024.07.05#公开

摘要：基于分区域温度精确调控的锂离子电池无析锂超级快充方法及系统，首先建立锂离子电池电化学‑热力学耦合模型与锂离子电池全三维电化学模型，从而根据电流密度分布预测锂离子电池在超级快充工况下不发生析锂的界限温度及其在锂离子电池表面的分布；在此基础上，将锂离子电池表面分成极耳加热区域和非极耳温控区域，对不同区域施加不同的温控措施，其中，极耳加热区域需要施加外部热量使其达到仿真计算获得的不析锂界限温度，而非极耳区域由于快充过程大电流的热效应，需要施加冷却措施，降低温度，减缓固体电解质界面层的生长。本发明将不均匀加热方法与局部冷却方法相结合，保证不同区域得到与其电流密度相适应的不析锂温度的同时尽可能抑制由于超级快充产热造成的锂离子电池的温升，特别是将低电流密度区域的温度控制在较低水平，尽可能减少电池固体电解质界面层的生长所引起电池容量的损耗，进一步提高了锂离子电池的循环性能。

主权项：1.基于分区域温度精确调控的锂离子电池无析锂超级快充方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：根据电池情况采集建立仿真模型所需的物性参数，采集的参数包括：锂离子电池尺寸参数、锂离子电池所用材料的电化学参数、锂离子电池的热物性参数；步骤2：建立锂离子电池全三维电化学模型，根据锂离子电池尺寸利用三维绘图软件绘制锂离子电池三维结构，随后导入有限元仿真软件并设置步骤1中采集到的电化学参数，完成模型构建；步骤3：建立锂离子电池电化学-热力学耦合模型，首先利用有限元仿真软件以及步骤1中采集到的锂离子电池所用材料的电化学参数和锂离子电池的热物性参数分别建立两个子模型即锂电池一维电化学模型和三维热力学模型，随后利用阿伦尼乌斯公式实现锂离子电池参数变化与温度变化之间的关联，从而将两个子模型进行耦合；步骤4：设定温度、电流、仿真时间的初始值，利用锂离子电池全三维电化学模型开始超级快充循环仿真，获得充电过程中的不同区域电流密度分布；步骤5：将步骤4中获得的不同区域电流密度值带入步骤3中建立的锂离子电池电化学-热力学耦合模型中计算不同区域的不析锂温度，不析锂温度的判断标准是锂离子电池负极过电位0V，即若设定温度下锂离子电池负极过电位0V，则增加设定温度值重新仿真，直至负极过电位0V，并且认为此时的设定温度为该区域无析锂超级快充温度；步骤6：通过步骤5的计算及判断标准得到：靠近锂离子电池的负极极耳区域电流密度较大，对应的不析锂加热温度更高，而随着与锂离子电池的正极极耳和负极极耳距离的增加，电流密度逐渐减小，对应的不析锂加热温度也随之减小；因此，在超级快充前对锂离子电池的负极极耳进行加热并实时监测加热温度，一旦达到不析锂超级快充温度，则终止加热，确保在负极极耳区域适度加热的同时，避免过度加热，产生锂离子电池热问题；在整个超级快充过程中，对锂离子电池远离极耳区域进行冷却，以抑制该区域固体电解质界面层的生长。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安交通大学 基于分区域温度精确调控的锂离子电池无析锂超级快充方法及系统

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