CN115995276A - 锂电池极片面密度的确定方法、装置以及计算机终端 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锂电池极片面密度的确定方法、装置以及计算机终端，具体涉及锂电池极片面密度计算方法技术领域。该方法包括：获取锂电池安全系数、锂电池基础面密度调控系数和锂电池正负极的涂布参数；根据所述锂电池安全系数和所述锂电池基础面密度调控系数计算面密度调控系数；根据所述的锂电池正负极的涂布参数和所述的面密度调控系数计算极片的面密度。通过本发明提供的确定方法，参数化的确定方法可大大减少计算时间，提升效率，且能够兼顾所有材料体系的面密度调控，为电芯的高活性材料利用率和高能量密度提供可靠的数据保障。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池极片面密度计算方法技术领域，尤其是涉及一种锂电池极片面密度的确定方法、装置以及计算机终端。
背景技术
锂离子电池作为当前应用最为广泛的新能源电池，具有制造成本低、能量密度大以及工作寿命长等优点。其主要通过Li+在正极和负极之间移动来工作。充电过程Li+从正极脱出，在电解液中穿过隔膜，然后嵌入负极；放电过程Li+从负极脱出，在电解液中穿过隔膜，然后回到正极，从而实现锂离子电池的循环工作。然而，正负极片面密度的调控一旦不准确就会造成充电过程的Li+产生极大的浪费的同时还具有一定的析锂风险，从而威胁电芯的安全。
目前，锂离子电池的正负极极片面密度调控大多以经验为主，并且要进行相当多的基础测试和电芯试制才能确定，大大增加研发成本。同时，不匹配的面密度调控方案不但会造成能量密度的降低，而且还具有一定的安全风险。这就对具有不同电化学性能（首效，倍率等）的正负极材料的电芯制造造成了极大的不确定性。因此，目前亟需一种能够兼顾所有材料体系的面密度调控方法，使其能够提高活性材料的利用率的同时，确保电芯具有较高的能量密度。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种锂电池极片面密度的确定方法、装置以及计算机终端，用以提升兼顾所有材料体系的面密度调控方法，使其能够提高活性材料的利用率的同时，确保电芯具有较高的能量密度。
本发明的第一方面提供了一种锂电池极片面密度的确定方法，所述锂电池为锂离子电池，所述的确定方法包括：
获取锂电池安全系数、锂电池基础面密度调控系数和锂电池正负极的涂布参数；
所述锂电池安全系数用于表征锂电池循环性能和安全性，所述锂电池基础面密度调控系数用于表征正负极充放电效率差异相关的系数，所述锂电池正负极的涂布参数用于表征正负极材料以及涂布相关的参数；
根据所述锂电池安全系数和所述锂电池基础面密度调控系数计算面密度调控系数；
根据所述的锂电池正负极的涂布参数和所述的面密度调控系数计算极片的面密度。
进一步地，获取锂电池安全系数包括：
对锂电池的正负极进行倍率测试分别获取正负极的克容量系数；
根据所述正负极的克容量系数计算所述锂电池安全系数。
进一步地，获取锂电池基础面密度调控系数包括：
获取锂电池正负极材料的初始库伦效率，根据锂电池正负极的初始库伦效率计算锂电池基础面密度调控系数。
进一步地，所述锂电池正负极的涂布参数包括正负极活性材料载量、正极材料首次嵌锂克容量、负极材料首次脱锂克容量和正极或负极的面密度中的至少一种。
进一步地，恒流充放电循环x次进行所述倍率测试，所述倍率测试根据电流大小从小到大依序进行；
优选地，所述x≥2。
进一步地，所述锂电池基础面密度调控系数；
其中，ICEN为负极材料初始库伦效率，ICEP为正极材料初始库伦效率。
进一步地，所述面密度调控系数；
其中，为基础面密度调控系数，α为安全系数。
本发明的第二方面提供了一种锂电池极片面密度的确定装置，包括：
数据获取模块，用于获取锂电池安全系数、锂电池基础面密度调控系数和锂电池正负极的涂布参数；
所述锂电池安全系数用于表征锂电池循环性能和安全性，所述锂电池基础面密度调控系数用于表征正负极充放电效率差异相关的系数，所述锂电池正负极的涂布参数用于表征正负极材料以及涂布相关的参数；
第一计算模块，用于根据所述锂电池安全系数和所述锂电池基础面密度调控系数计算面密度调控系数；
第二计算模块，用于根据所述的锂电池正负极的涂布参数和所述的面密度调控系数计算极片的面密度。
本发明的第三方面提供了一种计算机终端，所述计算机终端包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以实现所述的锂电池极片面密度的确定方法。
本发明的第四方面提供了一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行所述的锂电池极片面密度的确定方法。
本发明实施例提供的上述锂电池极片面密度的确定方法、装置以及计算机终端，基于实验确定锂电池安全系数，并综合考虑锂电池基础面密度调控系数和锂电池正负极的涂布参数对极片面密度的影响，据此计算出锂电池极片面密度。这种方式考虑的参数比较全面，也更接近真实情况，且通过倍率测试计算出的安全系数更准确，且参数化的确定方法可大大减少计算时间，提升效率，为电芯的高利用率和高能量密度提供可靠的数据保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了锂离子电池结构示意图；
图2示出了本发明实施方式中提供的锂电池极片面密度的一种确定方法的流程示意图；
图3示出了本发明实施方式中提供的锂电池极片面密度的另一种确定方法流程示意图；
图4示出了本发明实施例1中提供的锂电池极片面密度的确定方法的流程示意图；
图5示出了本发明实施例1提供的电芯在1C下第一圈的放电曲线；
图6示出了本发明对比例2提供的电芯在1C下第一圈的放电曲线；
图7示出了本发明实施例提供的锂电池极片面密度确定装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
本发明实施例提供了一种锂电池极片面密度的确定方法，该方法可以应用于电子设备中，该电子设备例如计算机、智能终端、车载终端等。该锂电池为锂离子电池，参见图1所示的一种锂离子电池结构示意图，该锂离子电池通常的结构包括：正极、负极、电解液、隔膜和电池外壳。
锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。
该锂离子电池通常的结构包括：正极、负极、电解液、隔膜和电池外壳。
（1）正极为三元NCM/NCA，钴酸锂、锰酸锂、富锂锰、磷酸铁锂中的一种。导电集流体使用厚度8-20微米的铝箔。
（2）隔膜可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。
（3）负极为石墨、硅碳、硅氧，硬碳、中间相碳微球中的一种，导电集流体使用厚度4-15微米的铜箔。
（4）有机电解液：溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液。
（5）电池外壳：分为钢壳、铝壳、镀镍铁壳、铝塑膜等。
参见图2，锂电池极片面密度的确定方法包括以下步骤：
步骤S102，获取锂电池安全系数、锂电池基础面密度调控系数和锂电池正负极的涂布参数。
所述锂电池安全系数用于表征锂电池循环性能和安全性，例如表征锂电池循环性能的测试方法有自放电测试、锂电池内压测试、循环寿命测试和倍率性能测试。
所述锂电池基础面密度调控系数用于表征正负极放电效率差异相关的系数；例如负极与正极放电效率的比值与该锂电池基础面密度调控系数正相关。
所述锂电池正负极的涂布参数用于表征正负极材料以及涂布相关的参数；例如：正负极活性材料载量、正极材料首次嵌锂克容量、负极材料首次脱锂克容量和正极或负极的面密度中的至少一种。
步骤S104，根据上述锂电池安全系数和所述锂电池基础面密度调控系数计算面密度调控系数。
面密度调控系数与锂电池安全系数和基础面密度调控系数正相关；如果锂电池安全系数越高，则面密度调控系数越高；反之则越低。
同样的，基础面密度调控系数越高，则面密度调控系数越高；反之则越低。
步骤S106，根据面密度调控系数和锂电池正负极的涂布参数计算极片的面密度。
锂电池正负极的涂布参数决定了锂电池正负极脱嵌锂离子的数量，面密度调控系数调节正负极脱嵌锂离子的数量间的差异，使正极与负极保持容量平衡。
本发明实施例提供的上述锂电池极片面密度的确定方法、装置以及计算机终端，基于实验确定锂电池安全系数，并综合考虑锂电池基础面密度调控系数和锂电池正负极的涂布参数对极片面密度的影响，据此计算出锂电池极片面密度。这种方式考虑的参数比较全面，也更接近真实情况，且通过倍率测试计算出的安全系数更准确，且参数化的确定方法可大大减少计算时间，提升效率，为电芯的高利用率和高能量密度提供可靠的数据保障。
上述方法综合考虑锂电池安全系数、锂电池基础面密度调控系数和锂电池正负极的涂布参数对锂电池极片面密度的影响，据此找到一种三者匹配设计最佳方案，以期提升锂电池电芯的能量密度，能够快速准确的计算出锂电池极片面密度数值。相比于传统的经验判定的方法，这种参数化的确定方法可大大减少计算时间，提升效率，并且在计算过程中考虑到锂电池安全系数、锂电池基础面密度调控系数和锂电池正负极的涂布参数对锂电池极片面密度带来的影响，使得本发明考虑到的方面更为全面，也更接近真实情况，可以提升锂电池电芯的能量密度，为电芯的高利用率和高能量密度提供可靠的数据保障。
考虑到参数如果太多，会存在一定量的冗余参数增加不必要的计算量，因此，根据实际应用中，锂电池极片面密度的精度要求，在本发明的一些实施方式中，对锂电池的正负极进行倍率测试分别获取正负极的克容量系数；根据所述正负极的克容量系数计算所述锂电池安全系数。
克容量是指电池内部活性物质所能释放出的电容量与活性物质的质量之比。克容量系数是指正负极材料相应倍率条件下的克容量与正负极材料第一基准克容量之间的比值。
上述锂电池基础面密度调控系数与正负极材料初始库伦效率正相关。初始库伦效率是指电池首次充放电过程中可逆容量与不可逆容量之比。
上述锂电池正负极的涂布参数包括正负极活性材料载量、正极材料首次嵌锂克容量、负极材料首次脱锂克容量和正极或负极的面密度等。
需要说明的是，在计算锂电池极片面密度时，须有其中一极的面密度是确定的，再去计算另一极的面密度。例如，已知正极的面密度通过本发明的确定方法去计算负极的面密度；或者已知负极的面密度通过本发明的确定方法计算正极的面密度。
正负极活性材料载量是指正负极活性材料在正负极片中质量百分含量。
正极材料首次嵌锂克容量在半电池（对电极：金属锂）测试中是指正极材料在首次放电过程中，每单位质量Li+嵌入的总容量；负极材料首次脱锂克容量在半电池（对电极：金属锂）测试中是指负极材料在首次充电过程中，每单位质量上Li+脱出的总容量。
面密度是指电池中正负极中的电极材料在单位面积上的质量。
上述锂电池极片面密度的确定方法中充分考虑了锂电池安全系数、锂电池基础面密度调控系数和锂电池正负极的涂布参数中的具体参数对极片面密度的影响，使确定方法的拟合更贴近真实情况，可靠性更高。
作为一种可能的实施方式，参见图3，锂电池极片面密度的确定方法可以采用以下方法确定：
步骤S202，分别制作正负极材料的扣式电池；
正极材料扣式电池制作:配制正极电极材料的浆料，再将正极电极材料浆料按照一定的面密度涂布在铝箔上烘干压实得到正极极片；与隔膜、电解液和金属锂片组装得到扣式电池。
负极材料扣式电池制作:配制负极电极材料的浆料，再将负极电极材料浆料按照一定的面密度涂布在铜箔上烘干压实得到正极极片；与隔膜、电解液和金属锂片组装得到扣式电池。
步骤S204，进行正负极扣式电池倍率测试：
进行x组扣式电池倍率测试，x组正极扣式电池的倍率设置与x组正极扣式电池的倍率设置一致，且按照从小到大的顺序设置（即分别测量同一正极扣式电池/同一负极扣式电池在不同倍率下的参数）；
所述倍率性能指扣式半电池相应倍率条件下正极充电的克容量以及负极放电的克容量。
步骤S206，根据正负极扣式电池倍率测试结果计算安全系数：
若，安全系数α=1；
若，则安全系数α的计算方法如下：
；
其中，i表示第i组倍率测试，且i≥2；x表示正极材料与负极材料倍率性能测试的组数，βP-i表示第i组正极材料相应倍率条件下的克容量系数，βN-i表示第i组负极材料相应倍率条件下的克容量系数。
其中，βP-i的计算方法如下：
其中，i表示第i组倍率测试，且i≥2；CP-i表示第i组正极材料相应倍率条件下的克容量；CP-基准表示正极材料第一基准克容量。
进一步的，上述正极材料第一基准克容量指x组倍率测试中第一组正极材料相应倍率条件下的克容量。
其中，所述βN-i的计算方法如下：
其中，i表示第i组倍率测试，且i≥2；CN-i表示第i组正极材料相应倍率条件下的克容量；CN-基准表示负极材料第一基准克容量。
其中，上述负极材料第一基准克容量指x组倍率测试中第一组负极材料相应倍率条件下的克容量。
步骤S208，根据正负极材料初始库伦效率计算基础面密度调控系数；
所述锂电池基础面密度调控系数；
其中，ICEN为负极材料初始库伦效率，ICEP为正极材料初始库伦效率。
步骤S210，根据基础面密度调控系数和安全系数计算面密度调控系数；
上述面密度调控系数；
其中，为基础面密度调控系数，α为安全系数。
步骤S212，获取锂电池正负极的涂布参数；
上述涂布参数包括正负极活性材料载量、正极材料首次嵌锂克容量、负极材料首次脱锂克容量和正极或负极的面密度等。
步骤S214，根据涂布参数以及面密度调控系数计算锂电池极片的面密度。
根据公式；
其中，表示负极涂布面密度，表示正极极片涂布面密度，表示正极活性材料载量（正极活性材料在正极片中质量百分含量），表示正极材料首次嵌锂克容量，表示负极活性材料载量，表示负极材料首次脱锂克容量。在本发明的一些实施例中，正极极片的面密度为300g/m2~500g/m2，在该面密度范围内，非活性物质例如铜箔、铝箔和极耳质量占比相对减少，电池能量密度较高，电池性能越好。
上式可以根据已知一级的面密度计算另一极的面密度。
例如，已知正极的面密度计算负极的面密度。
另一种，已知负极的面密度计算正极的面密度。
实施例1
下面以一种锂电池为例，说明上述锂电池极片面密度的计算过程，参考图4所示的锂电池极片面密度确定方法流程示意图，该方法包括以下步骤：
步骤S302：扣式电池制作。
①正极材料扣电制作：将粘结剂聚偏二氟乙烯（PVDF-5130）、导电炭黑（SP）、碳纳米管（CNTs（5%固含量））、三元正极材料（首次库伦效率ICE=90.9%）按照1.5：0.5：1：97的比例制备20g固含量为70%的浆料，将浆料按照470g/m2的面密度涂布在12µm的铝箔上，烘干后将极片按照3.5g/cm3压实密度进行辊压，制得正极极片，与隔膜、电解液及金属锂片组装制得CR2032扣式电池。
②负极材料扣电制作：将聚丙烯酸（PAA）、羧甲基纤维素钠（CMC）、导电炭黑（SP）、碳纳米管（CNTs（5%固含量））、硅碳负极材料（首次库伦效率ICE=84.7%）按照2.8：0.5：1.5：0.5：94.7的比例制备20g固含量为44%的浆料，将浆料按照159.0g/m2的面密度涂布在6µm的铜箔上，烘干后将极片按照1.5g/cm3压实密度进行辊压，制得负极极片，与隔膜、电解液及金属锂片组装制得CR2032扣式电池。
步骤S304：正负极扣式电池倍率测试：
①电倍率测试条件：
正极材料扣电：按照3V~4.3V设置充放电电压范围，分别以0.1C、0.5C、1C、2C以及3C进行恒流充放电，各循环五圈，并分别记录每个倍率第五圈的充电克容量于表1中，并计算克容量系数βP-i。
负极材料扣电：按照0.01V~1.5V设置充放电电压范围，分别以0.1C、0.5C、1C、2C以及3C进行恒流充放电，各循环五圈，并分别记录每个倍率第五圈的放电克容量于表1中，并计算克容量系数βN-i。
②倍率测试结果如表1所示：
表1
步骤S306：安全系数α计算：
=1.0206
步骤S308：面密度调控系数K计算：
步骤S310：负极面密度计算：
步骤S312：正负极极片制作；
（1）正极极片制备：
取464.9gNMP与36.5gPVDF-5130混合制备胶液，待胶液搅拌完全溶解后加入12.2gSP以及487.2gCNTs（5%固含量），随后加入三元正极材料2362.8g，搅拌均匀后向浆料中逐渐加入NMP调整浆料粘度至9000mPa·s；按照470g/m2面密度进行正极涂布，烘干后按照3.5g/cm3压实密度将正极极片辊压待用。
（2）负极极片制备：
①制浆：取650g去离子水与5.17gCMC及483.39gPAA混合制备胶液，待胶液搅拌完全溶解后加入15.54gSP以及103.58gCNTs（5%固含量），随后加入硅碳负极材料980.94g，搅拌均匀后向浆料中逐渐加入去离子水调整浆料粘度至8000mPa·s，按照162.15g/m2面密度进行负极涂布，烘干后按照1.5g/cm3压实密度将正极极片辊压待用。
步骤S314：电芯装配；
将上述正负极极片与陶瓷隔膜进行装配制作软包电芯，按照2.8g/Ah注液量注入电解液，经过封口化成、老化、二封、分容制得具有高活性材料利用率的高安全电芯，并记录化成分容数据。
步骤S316电芯测试；
将化成分容后的电芯进行1C充放电，记录其放电曲线如图5所示并观测负极析锂情况。
实施例2
下面以另外一种锂离子电池为例，说明上述锂电池极片密度的计算过程，与上述图4所示的锂电池极片面密度的确定方法类似，该方法先进行扣式电池制作：
①正极材料扣电制作：与实施例1相同
②负极材料扣电制作：除负极材料使用不同（首次库伦效率ICE=90.7%）外，其他条件和实施例1一致。
再进行正负极扣式电池倍率测试：电倍率测试条件与实施例1相同，倍率测试结果如表2所示：
表2
之后进行安全系数α计算
因
故
最后得到面密度调控系数K
负极面密度确定计算：
最后进行正负极极片制作，其中正极极片制作和实施例1相同；负极制浆过程与实施例1相同，负极涂布辊压：按照173.49g/m2面密度进行负极涂布，烘干后按照1.5g/cm3压实密度将正极极片辊压待用。最后一步电芯装配与实施例1相同，在此不再赘述，得到高活性材料利用率的高安全电芯。
实施例3
下面以另外一种锂离子电池为例，说明上述锂电池极片密度的计算过程，与上述图4所示的锂电池极片面密度的计算方法类似，该方法先进行扣式电池制作：
①正极材料扣电制作：与实施例1相同；
②负极材料扣电制作：除负极材料使用不同（首次库伦效率ICE=95%）外，其他条件和实施例1一致。
再进行正负极扣式电池倍率测试：电倍率测试条件与实施例1相同，倍率测试结果如表3所示：
表3
之后进行安全系数α计算
因
故
最后得到面密度调控系数K
负极面密度确定计算：
最后进行正负极极片制作，其中正极极片制作和实施例1相同；负极制浆过程与实施例1相同，负极涂布辊压：按照234.09g/m2面密度进行负极涂布，烘干后按照1.5g/cm3压实密度将正极极片辊压待用。最后一步电芯装配与实施例1相同，在此不再赘述，得到高活性材料利用率的高安全电芯。
对比例1
本对比例省去步骤1面密度调控系数K的确定，面密度调控系数K采用经验值1.07，其他条件与实施例1一致。
则。
对比例2
本对比例安全系数α的确定，其他条件与实施例1一致。
=0.9318；
则。
对得到的电芯记录化成分容数据。将化成分容后的电芯进行1C充放电，记录其放电曲线如图6所示并观测负极析锂情况。
试验例
对实施例1-3和对比例1-2得到的锂离子电池进行首次库伦效率、放电容量、放电均压和能量密度测试。
具体测试的方法如下：
首次库伦效率由材料供应商COA给出。
充放电测试：
化成：根据电芯理论容量以0.02C恒流充电至3.0V，0.05C恒流充电至3.4V，0.1C恒流充电至3.85V，恒温45℃搁置24h，再以0.1C恒流恒压充电至4.3V（截至电流0.02C），通过三段充电得到充电总容量。
放电：以0.1C恒流放电至2.5V，得到放电总容量、均压。
总容量×均压/电芯总质量=电芯能量密度。
上述测试的数据如表4所示。
表4
从实施例1和对比例1可以发现，未经过本发明面密度调控系数确定的对比例1电芯的首次库伦效率明显低于实施例1，造成活性材料的利用率降低的同时容量和均压均有所降低，最终导致电芯能量密度大大降低。没有经过安全系数调控的对比例2虽然电芯电性能上没有较大的差异，但是从图5和图6可以看出，对比例2在调整倍率后的充电过程出现了一个平台，如果电芯内部发生析锂的情况，会在全电池放电的时候有一个平台出现，这个平台就反映了析锂，对比例2有明显的析锂情况，从而产生安全风险。
实施例2及实施例3列举了不同材料的电芯制造过程，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此。
对应于上述方法，本发明实施例还提供了一种锂电池极片面密度的计算装置，其中，本实施例的锂电池为锂离子电池，参见图7，该计算装置包括：
数据获取模块32，用于获取锂电池安全系数、锂电池基础面密度调控系数和锂电池正负极的涂布参数；上述锂电池安全系数用于表征锂电池循环性能和安全性，上述锂电池基础面密度调控系数用于表征正负极放电效率差异相关的系数，上述锂电池正负极的涂布参数用于表征正负极材料以及涂布相关的参数；
第一计算模块34，用于根据所述锂电池安全系数和所述锂电池基础面密度调控系数计算面密度调控系数；
第二计算模块36，用于根据所述的锂电池正负极的涂布参数和所述的面密度调控系数计算极片的面密度。
上述锂电池极片面密度的计算装置，基于实验确定锂电池安全系数，并综合考虑锂电池基础面密度调控系数和锂电池正负极的涂布参数对极片面密度的影响，据此计算出锂电池极片面密度。这种方式考虑的参数比较全面，也更接近真实情况，且通过倍率测试计算出的安全系数更准确，且参数化的确定方法可大大减少计算时间，提升效率，为电芯的高利用率和高能量密度提供可靠的数据保障。
在本发明各个实施方式中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
本发明的第三方面提供了一种计算机终端，计算机终端包括处理器和存储器，存储器存储有计算机程序，处理器用于执行计算机程序以实现的锂电池极片面密度的确定方法。
本发明的第四方面提供了一种可读存储介质，其存储有计算机程序，计算机程序在处理器上运行时执行的锂电池极片面密度的确定方法。
在本发明的一些实施方式中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种锂电池极片面密度的确定方法，其特征在于，所述的确定方法包括：
获取锂电池安全系数、锂电池基础面密度调控系数和锂电池正负极的涂布参数；
所述锂电池安全系数用于表征锂电池循环性能和安全性，所述锂电池基础面密度调控系数用于表征正负极充放电效率差异相关的系数，所述锂电池正负极的涂布参数用于表征正负极材料以及涂布相关的参数；
根据所述锂电池安全系数和所述锂电池基础面密度调控系数计算面密度调控系数；
根据所述的锂电池正负极的涂布参数和所述的面密度调控系数计算极片的面密度。
2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，获取锂电池安全系数包括：
对锂电池的正负极进行倍率测试分别获取正负极的克容量系数；
根据所述正负极的克容量系数计算所述锂电池安全系数；
恒流充放电循环x次进行所述倍率测试，所述倍率测试根据电流大小从小到大依序进行，其中，所述x≥2。
3.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，获取锂电池基础面密度调控系数包括：
获取锂电池正负极材料的初始库伦效率，根据锂电池正负极的初始库伦效率计算锂电池基础面密度调控系数。
4.根据权利要求3所述的确定方法，其特征在于，所述锂电池正负极的涂布参数包括正负极活性材料载量、正极材料首次嵌锂克容量、负极材料首次脱锂克容量；
所述涂布参数还包括正极面密度或负极面密度。
5.根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于，根据所述正负极的克容量系数计算所述锂电池安全系数过程为：
若，安全系数α=1；
若，则安全系数α的计算方法如下：
；
其中，i表示第i组倍率测试，且i≥2；
x表示正极材料与负极材料倍率性能测试的组数；
βP-i表示第i组正极材料相应倍率条件下的克容量系数；
βN-i表示第i组负极材料相应倍率条件下的克容量系数。
6.根据权利要求3所述的确定方法，其特征在于，所述锂电池基础面密度调控系数；
其中，ICEN为负极材料初始库伦效率，ICEP为正极材料初始库伦效率。
7.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述面密度调控系数；
其中，φ为基础面密度调控系数，α为安全系数；
再根据公式计算锂电池极片面密度；
其中，表示负极涂布面密度，表示正极极片涂布面密度，表示正极活性材料载量，表示正极材料首次嵌锂克容量，表示负极活性材料载量，表示负极材料首次脱锂克容量。
8.一种锂电池极片面密度的确定装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取锂电池安全系数、锂电池基础面密度调控系数和锂电池正负极的涂布参数；
所述锂电池安全系数用于表征锂电池循环性能和安全性，所述锂电池基础面密度调控系数用于表征正负极充放电效率差异相关的系数，所述锂电池正负极的涂布参数用于表征正负极材料以及涂布相关的参数；
第一计算模块，用于根据所述锂电池安全系数和所述锂电池基础面密度调控系数计算面密度调控系数；
第二计算模块，用于根据所述的锂电池正负极的涂布参数和所述的面密度调控系数计算极片的面密度。
9.一种计算机终端，其特征在于，所述计算机终端包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以实现权利要求1至7中任一项所述的锂电池极片面密度的确定方法。
10.一种可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行权利要求1至7中任一项所述的锂电池极片面密度的确定方法。
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| CN115995276B (zh) | 2023-05-23 |
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