本申請涉及電池壽命預(yù)測，特別是涉及一種電池容量衰減曲線生成方法、裝置、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著石油資源的逐漸枯竭以及人們環(huán)保意識的不斷增強，鋰離子電池等可循環(huán)充放電電池得到了越來越廣泛的關(guān)注。在新能源汽車和儲能柜等長壽命周期應(yīng)用領(lǐng)域，快速預(yù)測鋰離子電池的容量衰減是關(guān)鍵難點之一。

2、目前，相關(guān)技術(shù)采用鋰離子電池偽二維(pseudo-two-dimensions，p2d)電化學(xué)模型來預(yù)測容量衰減，但這個處理過程忽略了副反應(yīng)長時間積累所導(dǎo)致的不良影響，使得長周期循環(huán)模擬的結(jié)果準(zhǔn)確率低，尤其是對于非線性衰減的預(yù)測。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于相關(guān)技術(shù)中的上述缺陷或不足，期望提供一種電池容量衰減曲線生成方法、裝置、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)，能夠提高預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確率。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N電池容量衰減曲線生成方法，所述電池容量衰減曲線生成方法包括：

3、獲取鋰離子電池在各模擬循環(huán)周期內(nèi)不同時間步的總反應(yīng)電流密度和負(fù)極沉積參數(shù)，所述總反應(yīng)電流密度包括通過偽二維電化學(xué)模型計算得到的第一嵌鋰反應(yīng)電流密度、第一固體電解質(zhì)膜增長副反應(yīng)電流密度以及第一析鋰副反應(yīng)電流密度，所述負(fù)極沉積參數(shù)包括通過所述偽二維電化學(xué)模型計算得到的負(fù)極顆粒表面固體電解質(zhì)膜濃度以及金屬鋰濃度；

4、根據(jù)所述總反應(yīng)電流密度和所述負(fù)極沉積參數(shù)，分別計算所述各模擬循環(huán)周期對應(yīng)的電池容量，并累計總循環(huán)次數(shù)；

5、當(dāng)所述電池容量或者所述總循環(huán)次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時，基于所述電池容量和所述總循環(huán)次數(shù)生成所述鋰離子電池的容量衰減曲線。

6、可選地，在本申請一些實施例中，所述總反應(yīng)電流密度通過如下步驟獲得：

7、利用上一個迭代步的副反應(yīng)電流密度和第二嵌鋰反應(yīng)電流密度，分別計算獲得固體電解質(zhì)膜增長副反應(yīng)過電位以及析鋰副反應(yīng)過電位，所述副反應(yīng)電流密度包括第二固體電解質(zhì)膜增長副反應(yīng)電流密度和第二析鋰副反應(yīng)電流密度；

8、根據(jù)所述固體電解質(zhì)膜增長副反應(yīng)過電位和所述析鋰副反應(yīng)過電位，更新獲得所述第一固體電解質(zhì)膜增長副反應(yīng)電流密度以及所述第一析鋰副反應(yīng)電流密度；

9、根據(jù)所述第一固體電解質(zhì)膜增長副反應(yīng)電流密度和所述第一析鋰副反應(yīng)電流密度，更新獲得所述第一嵌鋰反應(yīng)電流密度以及所述總反應(yīng)電流密度。

10、可選地，在本申請一些實施例中，所述負(fù)極沉積參數(shù)通過如下步驟獲得：

11、獲取所述負(fù)極顆粒的面比，所述面比與所述負(fù)極顆粒的初始孔隙率相關(guān)；

12、根據(jù)所述面比、所述第一固體電解質(zhì)膜增長副反應(yīng)電流密度和所述第一析鋰副反應(yīng)電流密度，分別計算獲得所述固體電解質(zhì)膜濃度以及所述金屬鋰濃度。

13、可選地，在本申請一些實施例中，所述負(fù)極顆粒的孔隙率通過如下步驟獲得：

14、根據(jù)所述面比、所述固體電解質(zhì)膜濃度和所述金屬鋰濃度，計算獲得所述負(fù)極顆粒表面的沉積膜厚度，并基于所述沉積膜厚度計算獲得所述負(fù)極顆粒的孔隙率。

15、可選地，在本申請一些實施例中，所述偽二維電化學(xué)模型的參數(shù)通過如下步驟調(diào)整：

16、根據(jù)所述鋰離子電池對應(yīng)的膜阻上限值和孔隙率下限值，分別設(shè)置固體電解質(zhì)膜電導(dǎo)率以及孔隙率下降參數(shù)；

17、將實驗測定的容量衰減曲線按照拐點分割為線性衰減段和非線性衰減段，并利用所述線性衰減段的實驗數(shù)據(jù)和梯度下降法調(diào)整碳酸乙烯酯在電解質(zhì)中的第一擴散系數(shù)，以及利用所述非線性衰減段的實驗數(shù)據(jù)和梯度下降法調(diào)整第一析鋰模型修正參數(shù)和第一析鋰副反應(yīng)交換電流密度。

18、可選地，在本申請一些實施例中，所述利用所述線性衰減段的實驗數(shù)據(jù)和梯度下降法調(diào)整碳酸乙烯酯在電解質(zhì)中的第一擴散系數(shù)，包括：

19、通過所述線性衰減段的實驗數(shù)據(jù)和梯度下降法矯正參考溫度下的第二擴散系數(shù)以及碳酸乙烯酯副反應(yīng)模型對應(yīng)活化能，并基于所述第二擴散系數(shù)以及碳酸乙烯酯副反應(yīng)模型對應(yīng)活化能計算獲得所述第一擴散系數(shù)。

20、可選地，在本申請一些實施例中，所述利用所述非線性衰減段的實驗數(shù)據(jù)和梯度下降法調(diào)整第一析鋰模型修正參數(shù)和第一析鋰副反應(yīng)交換電流密度，包括：

21、通過所述非線性衰減段的實驗數(shù)據(jù)和梯度下降法矯正參考溫度下的第二析鋰模型修正參數(shù)以及析鋰副反應(yīng)模型對應(yīng)活化能，并基于所述第二析鋰模型修正參數(shù)以及析鋰副反應(yīng)模型對應(yīng)活化能計算獲得所述第一析鋰模型修正參數(shù)；

22、通過所述非線性衰減段的實驗數(shù)據(jù)和梯度下降法矯正所述參考溫度下的第二析鋰副反應(yīng)交換電流密度以及析鋰副反應(yīng)對應(yīng)活化能，并基于所述第二析鋰副反應(yīng)交換電流密度以及析鋰副反應(yīng)對應(yīng)活化能計算獲得所述第一析鋰副反應(yīng)交換電流密度。

23、第二方面，本申請?zhí)峁┮环N電池容量衰減曲線生成裝置，所述電池容量衰減曲線生成裝置包括：

24、獲取模塊，配置用于獲取鋰離子電池在各模擬循環(huán)周期內(nèi)不同時間步的總反應(yīng)電流密度和負(fù)極沉積參數(shù)，所述總反應(yīng)電流密度包括通過偽二維電化學(xué)模型計算得到的第一嵌鋰反應(yīng)電流密度、第一固體電解質(zhì)膜增長副反應(yīng)電流密度以及第一析鋰副反應(yīng)電流密度，所述負(fù)極沉積參數(shù)包括通過所述偽二維電化學(xué)模型計算得到的負(fù)極顆粒表面固體電解質(zhì)膜濃度以及金屬鋰濃度；

25、計算模塊，配置用于根據(jù)所述總反應(yīng)電流密度和所述負(fù)極沉積參數(shù)，分別計算所述各模擬循環(huán)周期對應(yīng)的電池容量，并累計總循環(huán)次數(shù)；

26、生成模塊，配置用于當(dāng)所述電池容量或者所述總循環(huán)次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時，基于所述電池容量和所述總循環(huán)次數(shù)生成所述鋰離子電池的容量衰減曲線。

27、第三方面，本申請?zhí)峁┮环N電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括處理器和存儲器，所述存儲器中存儲有至少一條指令、至少一段程序、代碼集或指令集，所述指令、所述程序、所述代碼集或所述指令集由所述處理器加載并執(zhí)行以實現(xiàn)第一方面中任意一項所述的電池容量衰減曲線生成方法的步驟。

28、第四方面，本申請?zhí)峁┮环N計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有一個或者多個程序，所述一個或者多個程序可被一個或者多個處理器執(zhí)行，以實現(xiàn)第一方面中任意一項所述的電池容量衰減曲線生成方法的步驟。

29、從以上技術(shù)方案可以看出，本申請實施例具有以下優(yōu)點：

30、本申請實施例提供了一種電池容量衰減曲線生成方法、裝置、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)，通過在偽二維電化學(xué)模型中加入固體電解質(zhì)膜增長副反應(yīng)過程和析鋰副反應(yīng)過程，并依據(jù)該模型獲得不同時間步的總反應(yīng)電流密度和負(fù)極沉積參數(shù)，能夠綜合反映副反應(yīng)長時間積累帶來的影響，進而基于總反應(yīng)電流密度和負(fù)極沉積參數(shù)分別計算各模擬循環(huán)周期對應(yīng)的電池容量，并生成更加貼近實際情況的容量衰減曲線，提高了預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確率。

技術(shù)特征：

1.一種電池容量衰減曲線生成方法，其特征在于，所述電池容量衰減曲線生成方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池容量衰減曲線生成方法，其特征在于，所述總反應(yīng)電流密度通過如下步驟獲得：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池容量衰減曲線生成方法，其特征在于，所述負(fù)極沉積參數(shù)通過如下步驟獲得：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池容量衰減曲線生成方法，其特征在于，所述負(fù)極顆粒的孔隙率通過如下步驟獲得：

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的電池容量衰減曲線生成方法，其特征在于，所述偽二維電化學(xué)模型的參數(shù)通過如下步驟調(diào)整：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池容量衰減曲線生成方法，其特征在于，所述利用所述線性衰減段的實驗數(shù)據(jù)和梯度下降法調(diào)整碳酸乙烯酯在電解質(zhì)中的第一擴散系數(shù)，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池容量衰減曲線生成方法，其特征在于，所述利用所述非線性衰減段的實驗數(shù)據(jù)和梯度下降法調(diào)整第一析鋰模型修正參數(shù)和第一析鋰副反應(yīng)交換電流密度，包括：

8.一種電池容量衰減曲線生成裝置，其特征在于，所述電池容量衰減曲線生成裝置包括：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括處理器和存儲器，所述存儲器中存儲有至少一條指令、至少一段程序、代碼集或指令集，所述指令、所述程序、所述代碼集或所述指令集由所述處理器加載并執(zhí)行以實現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的電池容量衰減曲線生成方法的步驟。

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有一個或者多個程序，所述一個或者多個程序可被一個或者多個處理器執(zhí)行，以實現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的電池容量衰減曲線生成方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種電池容量衰減曲線生成方法、裝置、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)，涉及電池壽命預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括獲取鋰離子電池在各模擬循環(huán)周期內(nèi)不同時間步的總反應(yīng)電流密度和負(fù)極沉積參數(shù)，總反應(yīng)電流密度包括通過偽二維電化學(xué)模型計算得到的第一嵌鋰反應(yīng)電流密度、第一固體電解質(zhì)膜增長副反應(yīng)電流密度以及第一析鋰副反應(yīng)電流密度，負(fù)極沉積參數(shù)包括通過電化學(xué)模型計算得到的負(fù)極顆粒表面固體電解質(zhì)膜濃度以及金屬鋰濃度；根據(jù)總反應(yīng)電流密度和負(fù)極沉積參數(shù)，分別計算各模擬循環(huán)周期對應(yīng)的電池容量，并累計總循環(huán)次數(shù)；當(dāng)電池容量或者總循環(huán)次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時，基于電池容量和總循環(huán)次數(shù)生成容量衰減曲線，由此提高了預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確率。

技術(shù)研發(fā)人員：王鐸,鄧蒔萌,陶亦鳴
受保護的技術(shù)使用者：海仿（上海）科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6