(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210602118.6 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 荣盛盟固利新能源科技股份有限公 司 地址 101300 北京市顺 义区中关村科技园 区顺义园临空二路1号 (72)发明人 伊许玲　孙影　于斐　任小男　 吴宁宁　 (74)专利代理 机构 北京思创大成知识产权代理 有限公司 1 1614 专利代理师 张立君 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种锂离子电池过充热失控模型的建模方 法 (57)摘要 本发明公开了一种锂离子电池过充热失控 模型的建模方法， 包括： 获取第一锂离子电池的 预设环境温度、 预设电流倍率、 建模结构和 几何 尺寸参数； 对第一锂离子电池进行过充电热失控 测试， 得到过充电工况下第一锂离子电池在不同 时刻的电压曲线和温度曲线； 建立第一锂离子电 池的电化学准二维模型、 集总热模 型和集总热滥 用模型， 将电化学准二维模型、 集总热模型和集 总热滥用模 型进行耦合， 并利用第一锂离子电池 在不同时刻 的电压曲线和温度曲线对初始过充 热失控模型进行标定， 得到第一锂离子电池电化 学‑热‑热滥用耦合的最终过充热失控模 型。 本发 明能够更准确地模拟锂离子电池的过充热失控 行为， 得到过充电热失控 过程中电压和温度的变 化规律。 权利要求书3页 说明书13页 附图4页 CN 114996932 A 2022.09.02 CN 114996932 A 1.一种锂离 子电池过充热失控 模型的建模方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1： 获取第一锂离子电池的预设环境温度、 预设电流倍率、 建模结构和几何尺寸参 数； 步骤2： 根据所述预设环境温度和所述预设电流倍率对所述第一锂离子电池进行过充 电热失控测试， 得到过充电工况下所述第一锂离子电池在不同时刻的电压曲线和温度曲 线； 步骤3： 建立所述第一锂离子电池的电化学准二维模型、 集总热模型和集总热滥用模 型， 并基于所述第一锂离子电池的建模 结构和几何尺寸参数， 将所述电化学准二维模型、 所 述集总热模型和所述集总热滥用模型进 行耦合， 得到所述第一锂离子电池电化学 ‑热‑热滥 用耦合的初始过充热失控 模型； 步骤4： 利用所述第一锂离子电池在不同时刻的 电压曲线和温度曲线对所述初始过充 热失控模 型进行标定， 得到所述第一锂离子电池电化学 ‑热‑热滥用耦合的最 终过充热失控 模型。 2.根据权利要求1所述的锂离子电池过充热失控模型的建模方法， 其特征在于， 所述建 模方法还 包括在所述 步骤2之后执 行以下步骤： 步骤2’： 获取与所述第一锂离子电池规格型号相同的第二锂离子电池， 得到所述第二 锂离子电池的正极电压与锂离子化学计量数的关系曲线和所述第二锂离子电池的负极电 压与锂离 子化学计量数的关系曲线。 3.根据权利要求2所述的锂离 子电池过充热失控 模型的建模方法， 其特 征在于， 所述步骤2’包括： 步骤21： 获取与所述第一锂离 子电池规格型号相同的所述第二锂离 子电池； 步骤22： 将所述第 二锂离子电池调至零电态， 并将所述第 二锂离子电池进行拆解， 得到 所述第二锂离 子电池的正极 极片和负极 极片； 步骤23： 将所述正极极片制作成预设数量的正极纽扣电池， 并将所述负极极片制作成 所述预设数量的负极纽扣电池； 步骤24： 从所述预设数量的所述正极纽扣电池和所述负极纽扣电池中挑选出满足预设 条件的一个所述正极纽扣电池和一个所述负极纽扣电池， 并分别对挑选出的所述正极纽扣 电池和所述负极纽扣电池进行过充电测试， 得到所述第二锂离子电池的正极电压与锂离子 化学计量数 的关系曲线和所述第二锂离子电池的负极电压与锂离子化学计量数的关系曲 线。 4.根据权利要求2所述的锂离 子电池过充热失控 模型的建模方法， 其特 征在于， 通过以下步骤建立所述电化学准 二维模型： 建立所述第一锂离 子电池的初始电化学准 二维模型； 将所述第二锂离子电池的正极电压与锂离子化学计量数的关系曲线和所述第二锂离 子电池的负极电压与锂离子化学计量数的关系曲线导入到所述初始电化学准二维模型中， 得到所述电化学准 二维模型。 5.根据权利要求 4所述的锂离 子电池过充热失控 模型的建模方法， 其特 征在于， 通过以下步骤建立所述初始电化学准 二维模型： 设定两个维度， 一个维度为沿所述第 一锂离子电池正负极活性材料颗粒半径方向建立权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114996932 A 2的球坐标系， 另一个维度为沿电池的集流体、 极片、 隔膜的厚度方向建立的x坐标系， 其中， 所述第一锂离 子电池正负极活性材 料颗粒为电极中参加氧化还原反应的材 料； 基于物料守恒定律和菲克定律， 计算得到所述第 一锂离子电池的锂离子固相浓度和锂 离子液相浓度， 并基于所述锂离子固相浓度和所述锂离子液相浓度， 建立所述第一锂离子 电池固液两相的锂离 子浓度场； 基于电荷守恒条件下的欧姆定律， 计算得到所述第一锂离子电池的锂离子固相电位， 且基于欧姆定律和浓溶液理论， 计算得到所述第一锂离子电池的锂离子液相电位， 并基于 所述锂离子固相电位和所述锂离子液相电位， 建立所述第一锂离子电池的固液两相相电势 分布； 基于电极活性材料颗粒表面的脱/嵌锂反应Butler ‑Volmer方程， 计算得到所述第一锂 离子电池的局部电荷电流密度， 并基于所述局部电荷电流密度， 建立所述第一锂离子电池 的电极电化学反应方程； 基于设定的所述两个维度、 所述锂离子浓度场、 所述固液两相相电势分布和所述电极 电化学反应方程， 建立所述初始电化学准 二维模型。 6.根据权利要求1所述的锂离 子电池过充热失控 模型的建模方法， 其特 征在于， 通过以下步骤建立所述 集总热模型： 分别计算所述第一锂离子电池在过充电过程中产生的可逆热、 极化热、 焦耳热和电池 散失到环境中的热； 基于所述可逆热、 所述极化热、 所述焦耳热和所述电池散失到环境中的热， 得到电池热 量守恒方程； 基于所述电池热量守恒方程， 建立所述 集总热模型。 7.根据权利要求1所述的锂离 子电池过充热失控 模型的建模方法， 其特 征在于， 通过以下步骤建立所述 集总热滥用模型： 分别计算所述第一锂离子电池在过充电热失控过程中每种副反应的反应物含量以及 每种所述副反应产生的热量； 基于每种所述副反应的反应物含量以及每种所述副反应产生的热量， 建立所述集总热 滥用模型。 8.根据权利要求7 所述的锂离 子电池过充热失控 模型的建模方法， 其特 征在于， 所述副反应包括SEI膜分解反应、 负极材料分解反应、 正极材料分解反应、 隔膜材料分 解、 电解液 氧化分解和负极表面析 出锂与电解液反应。 9.根据权利要求1所述的锂离 子电池过充热失控 模型的建模方法， 其特 征在于， 所述将所述电化学准二维模型、 所述集总热模型和所述集总热滥用模型进行耦合包 括： 应用所述电化学准二维模型计算得到所述第 一锂离子电池的热源和析锂电流， 应用所 述集总热模型计算得到所述第一锂离子电池的温度， 以及应用所述集总热滥用模型计算得 到所述第一锂离 子电池的每 个所述副反应的热源和每 个所述副反应的反应物含量； 将所述电化学准二维模型计算的所述第 一锂离子电池的热源和析锂电流、 所述集总热 模型计算的温度以及所述集总热滥用模型计算的每个所述副反应的热源和每个所述副反 应的反应物含量进 行双向耦合， 得到所述第一锂离子电池电化学 ‑热‑热滥用耦合的过充 热权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114996932 A 3