CN118072891A - 电芯的材料方案设计方法、装置及相关设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的一种电芯的材料方案设计方法、装置及相关设备，包括：设计至少两种不同的材料方案，依照材料方案分别制备目标电芯；对目标电芯分别测定目标电荷转移阻抗参数；通过比较目标电荷转移阻抗参数的大小，选择一种材料方案作为推荐方案。
Description
技术领域
本申请涉及电性能测试技术领域，尤其涉及一种电芯的材料方案设计方法、装置及相关设备。
背景技术
近年来，锂离子电池的应用范围越来越广泛，锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。为满足极端气候等特殊应用环境对储能器件的需求，锂离子电池需拓宽其工作温度范围。
在相关技术中，对于锂离子电池一般采用添加适当添加剂的方式来拓宽其工作温度范围。但是，由于相关技术中对于电芯在极端条件下性能表现的评测，不仅耗时，还需要耗费更多的测试资源和电力资源。从而在确定添加剂性能、最佳用量等环节需要进行耗时过长、耗力过大的实验，以此造成了相应环节的效率十分低下、成本过高。
发明内容
有鉴于此，本申请提出一种电芯的材料方案设计方法、装置及相关设备，以解决或部分解决上述问题。
基于上述目的，本申请提供了一种电芯的材料方案设计方法，包括：
设计至少两种不同的材料方案，依照所述材料方案分别制备目标电芯；
对所述目标电芯分别测定目标电荷转移阻抗参数；
通过比较所述目标电荷转移阻抗参数的大小，选择一种所述材料方案作为推荐方案。
在一些示例性实施例中，所述方法还包括：
获取关系方程，该关系方程示出电芯的放电容量比值与电荷转移阻抗参数的相关性；
利用所述关系方程，确定与任一所述目标电荷转移阻抗参数对应的所述目标电芯的第一放电容量和第二放电容量的比值；
根据所述第一放电容量和第二放电容量的比值，调整所述材料方案；
其中，所述第一放电容量表示所述电芯在低于第一温度阈值的温度条件下的放电容量，所述第二放电容量表示所述电芯在高于第二温度阈值的温度条件下的放电容量，所述第一放电容量和所述第二放电容量是在相同放电倍率条件下测量得到的。
在一些示例性实施例中，所述获取关系方程，包括：
设计至少两种不同的实验方案，依照所述实验方案分别制备实验电芯；
针对所述实验电芯分别测定其各自的实验电荷转移阻抗参数、实验第一放电容量和实验第二放电容量；
根据测出的所述实验电荷转移阻抗参数，及所述实验第一放电容量和所述实验第二放电容量的比值，确定所述关系方程。
在一些示例性实施例中，当所述材料方案包括对目标材料进行添加量选择的方案时，所述方法还包括：
确定所述目标材料的添加量，依照所述添加量制备实际电芯；
对所述实际电芯测定实际电荷转移阻抗参数；
根据所述关系方程和所述实际电荷转移阻抗参数，确定所述实际电芯的第一放电容量和第二放电容量的比值。
在一些示例性实施例中，所述目标电荷转移阻抗参数，包括第一目标电荷转移阻抗参数和第二目标电荷转移阻抗参数；
所述通过比较所述目标电荷转移阻抗参数的大小，选择一种所述材料方案作为推荐方案，包括：
响应于确定所述第一目标电荷转移阻抗参数小于或等于所述第二目标电荷转移阻抗参数，确定所述第一目标电荷转移阻抗参数对应的材料方案为所述目标电芯的所述推荐方案。
在一些示例性实施例中，所述对所述目标电芯分别测定目标电荷转移阻抗参数，包括：
分别获取所述目标电芯的电化学阻抗谱；
利用所述电化学阻抗谱，确定所述目标电荷转移阻抗参数。
在一些示例性实施例中，所述目标电芯，包括：磷酸铁锂电芯、镍钴锰电芯、镍钴铝电芯、钛酸锂电芯及锰酸锂电芯中的至少其一。
基于同一构思，本申请还提供了一种电芯的材料方案设计装置，包括：
制备模块，用于设计至少两种不同的材料方案，依照所述材料方案分别制备目标电芯；
测定模块，用于对所述目标电芯分别测定目标电荷转移阻抗参数；
选择模块，用于通过比较所述目标电荷转移阻抗参数的大小，选择一种所述材料方案作为推荐方案。
基于同一构思，本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任一项所述的方法。
基于同一构思，本申请还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机实现如上任一项所述的方法。
从上面所述可以看出，本申请提供的一种电芯的材料方案设计方法、装置及相关设备，包括：设计至少两种不同的材料方案，依照材料方案分别制备目标电芯；对目标电芯分别测定目标电荷转移阻抗参数；通过比较目标电荷转移阻抗参数的大小，选择一种材料方案作为推荐方案。本申请通过对电芯的各项参数的研究实验发现，电芯的低温放电容量与电芯的电荷转移阻抗存在着强关联性，从而可以依据电荷转移阻抗的大小直观得出电芯的低温放电容量性能的好坏，进而在进行不同材料方案的设计时，可以对不同方案的电芯的电荷转移阻抗进行监控，从中选出最符合相应要求的材料方案作为推荐方案，以此直接省略了原本需要耗时过长的实验验证方法，可以在极短的时间内预估出当前方案低温放电容量性能的好坏，极大的提升了相应环节的制备效率，降低了相应成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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为本申请实施例提供的示例性实验的一种关系示意图。
图2为本申请实施例提供的示例性实验的另一种关系示意图。
图3为本申请实施例提供的示例性方法的流程示意图。
图4为本申请实施例提供的示例性方法进行定量确定的流程示意图。
图5为本申请实施例提供的示例性方法获取关系方程的流程示意图。
图6为本申请实施例提供的示例性装置的结构示意图。
图7为本申请实施例提供的电子设备结构示意图。
具体实施方式
为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本说明书进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件、物件或者方法步骤涵盖出现在该词后面列举的元件、物件或者方法步骤及其等同，而不排除其他元件、物件或者方法步骤。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如背景技术部分所述，随着锂离子电池的应用越来越广泛，其所面对的场景和环境也越来越多元化、复杂化，进而电芯在极端条件下的性能表现越来越受到重视。然而，电芯在极端条件下性能表现的评测，不仅耗时，还需要耗费更多的测试资源和电力资源，其中以电芯的低温放电性能测试最具代表性。以此不论从节能减排角度，还是企业自身降本增效的角度出发，开发可以快速评测电芯低温放电性能的方法是形势所需。
当前对比电芯低温放电性能的一般流程如下：首先，在常温状态下将电芯以较小的倍率（比如0.3C）进行充放电三次以上进行定容；之后，以较小的倍率（比如0.3C）将电芯充电至100%SOC（States of Charge，充电率，表示充电状态和充电速率）状态；然后，将满电态的电芯转移至低温烘箱内静置几小时（一般都是大于2h）；最后，以较小的倍率（0.2C）放电至0%SOC状态，通过对比在在低温下的小倍率放电容量来衡量电芯的低温放电能力。整个过程不仅耗时非常长（20至30h），还需要占用设备资源和电力资源。其中，在本领域中低温通常指的是0℃以下的温度，在一般的低温性能检测实验中，通常以-20℃的温度作为低温环境。
然而，对于当前的电芯来说，时常会遇到整体处于低温环境的状态，例如在冬天、雨雪天气中使用电动交通工具，在高空低温环境中使用电动航空器等。在这些场景中，电芯整体会处于低温之中，从而在电芯制作的各个环节中都需要对相应的材料或结构进行相应的低温检测，任何一个环节出现问题，都会导致整体电芯低温性能不佳。例如电解液方案、电解液添加剂用量、粘结剂种类、导电剂种类、极片加工工艺参数、注液系数、化成工艺、电芯形式设计等。而如果在这些阶段的每一种方案都要进行一次前述的实验方案进行低温性能检测，则极大的增加了相应环节的耗时与耗力。
在一些相关技术中，会尝试通过对比电芯在低温下的直流阻抗（DCR，DirectiveCurrent Resistance）大小来评估电芯的低温放电性能，但是结合大量的实验，发现电芯在低温下的直流阻抗（DCR）和电芯（相同倍率下）低温放电容量和常温放电容量的比值并没有很好的相关性，而且有些时候还会出现直流阻抗（DCR）大的电芯反而会表现出更好的低温性能。
以相应实验及研究为启发，申请人在对锂离子电池低温性能研究时发现，电芯的低温放电性能与电荷转移阻抗（Rct）有较强的关联性。具体的，为了识别某一添加剂使用含量（质量百分比）对磷酸铁锂电芯低温性能的影响，制备了该添加剂含量分别为0wt.%、2wt.%和4wt.%的三种电芯（磷酸铁锂为正极活性材料，石墨为负极活性材料，设计容量为1Ah的软包电芯），并分别收集了这三种电芯分别在25℃和-20℃时的相应电学参数（其中包括电荷转移阻抗）和以0.2C倍率放电的容量。对该三种电芯的相应电学参数，和电芯（相同倍率下）低温放电容量和常温放电容量的比值进行相关性分析，分析结果表明电荷转移阻抗（Rct）与相同倍率下的低温放电容量和常温放电容量的比值具有强线性相关性，而且电荷转移阻抗（Rct）越大，则其相同倍率下的低温放电容量和常温放电容量的比值越小。而低温放电容量和常温放电容量的比值表示低温时的放电容量是常温时的放电容量的百分比，该比值越高则低温放电容量越高，反之亦然。其中，在本领域中常温通常指的是20℃以以上的温度，在一般的常温性能检测实验中，通常以25℃的温度作为常温环境。其中，使用的添加剂具体可以是碳酸亚乙烯酯（VC，Vinylene Carbonate）、四乙烯基硅烷（TVSi，Tetravinylsilane）、氟代碳酸乙烯酯（FEC，Fluoroethylene carbonate）、1,3-丙烷磺内酯（PS，1,3-Propane sultone）、1,3-丙烯磺酸内酯（PST，Prop-1-ene-1,3-sultone）、硫酸乙烯酯（DTD，1,3,2-Dioxathiolane 2,2-dioxide）、三（三甲基硅烷）亚磷酸酯（TMSP，Tris(trimethylsilyl) phosphite）等添加剂。
示例性的，具体细节如下：如图1所示，添加剂含量为0wt.%时，电芯（相同倍率下）低温放电容量和常温放电容量的比值为34.4%；添加剂含量为2wt.%时，电芯（相同倍率下）低温放电容量和常温放电容量的比值为42.3%；添加剂含量为4wt.%时，电芯（相同倍率下）低温放电容量和常温放电容量的比值为40.8%。因此，使用2wt.%含量该添加剂，比0wt.%和4wt.%含量的添加剂可显著提升电芯的低温性能。进而可以拟合出一条线性的回归方程来表示电荷转移阻抗（Rct）与低温放电容量和常温放电容量的比值的关系，例如图1所示的，其中/>表示电荷转移阻抗（Rct），/>表示低温放电容量和常温放电容量的比值，/>表示回归方程的拟合度。
之后，为了形成支撑，证明此规律的普遍性，如图2所示，则是使用不同改性工艺的丁苯橡胶（SBR）对三元电芯低温性能的实验数据规律示意图，同样制备了该添加剂含量分别为0wt.%（SBR-01），2wt.%（SBR-02）和4wt.%（SBR-03）的三种电芯（三元材料为正极活性材料，石墨为负极活性材料，设计容量为1Ah的软包电芯），并分别收集了这三种电芯分别在25℃和-20℃时的电荷转移阻抗（Rct）和以0.2C倍率放电的容量。对该三种电芯的电荷转移阻抗（Rct），和电芯（相同倍率下）低温放电容量和常温放电容量的比值进行相关性分析，分析结果表明Rct与（相同倍率下）低温放电容量和常温放电容量的比值具有强线性相关性，而且电荷转移阻抗（Rct）越大，则其（相同倍率下）低温放电容量和常温放电容量的比值越小。其对应的回归方程为。
以上，申请人在结合相应问题，进行大量针对性实验之后，发现可以通过针对不同设计方案进行电芯的电荷转移阻抗（Rct）的测量，来快速定性的确定不同设计方案之间低温放电性能的优劣，并且进一步的可以结合相应的回归方程，来快速定量的确定不同设计方案之间的优劣程度。
结合上述实际情况，最终，本申请实施例提供了一种电芯的材料方案设计方案。本申请通过对电芯的各项参数的研究实验发现，电芯的低温放电容量与电芯的电荷转移阻抗存在着强关联性，从而可以依据电荷转移阻抗的大小直观得出电芯的低温放电容量性能的好坏，进而在进行不同材料方案的设计时，可以对不同方案的电芯的电荷转移阻抗进行监控，从中选出最符合相应要求的材料方案作为推荐方案，以此直接省略了原本需要耗时过长的实验验证方法，可以在极短的时间内预估出当前方案低温放电容量性能的好坏，极大的提升了相应环节的制备效率，降低了相应成本。
之后，图3示出了本申请实施例所提供的示例性方法的流程示意图。
如图3所示，本申请实施例示例性提出的电芯的材料方案设计方法，具体包括以下步骤。
步骤302，设计至少两种不同的材料方案，依照所述材料方案分别制备目标电芯。
在本步骤中，不同的材料方案即为针对不同的电芯加工工序中的不同材料的添加方案、同一材料不同添加量的方案或同一材料不同加工系数的方案等等。这里的电芯加工工序可以是相应的电解液方案、电解液添加剂用量，粘结剂种类、导电剂种类、极片加工工艺参数、注液系数、化成工艺、电芯形式设计等。在相应工序的最终加工方式的确定过程中，会设计多种方案，需要在其中挑选出来最优方案或者符合当前场景、客户需要的方案，例如在进行电解液的确定时，是使用A电解液还是B电解液；在电解液添加剂用量的确定时，是使用A添加剂还是B添加剂，使用A添加剂使用的添加量具体是2wt.%、4wt.%还是6wt.%等等。因此，针对任意一项工序或加工过程的设计时，可以先确定或设计至少两种不同的材料方案，并分别配制出相应的电芯，这些电芯即为目标电芯。以某种添加剂的添加量设计方案为示例（之后步骤中，均以该示例为基础进行说明），可以先设计不同添加量的不同材料方案，例如添加量为0wt.%、2wt.%、4wt.%的三种材料方案，并分别制作出对应的三个目标电芯。
在一些实施例中，目标电芯或者说锂离子电池的种类可以是在各类应用场景中较为主流的电池类型，例如前述的磷酸铁锂电芯、三元电芯（包括镍钴锰电芯、镍钴铝电芯等）以及钛酸锂电芯、锰酸锂电芯等，这里主要以电芯的正极材料对电芯进行分类，其对应的负极材料可以是石墨（天然/人造石墨、符合石墨等）、硅基类（SiO、碳硅、硅基合金等）等。
步骤304，对所述目标电芯分别测定目标电荷转移阻抗参数。
在本步骤中，在得到了相应的至少两个目标电芯之后，需要分别对每个目标电芯的电荷转移阻抗参数进行测量，即得到每个目标电芯对应的目标电荷转移阻抗参数。
在一些实施例中，测量的方式可以是利用电化学阻抗谱（EIS，ElectrochemicalImpedance Spectroscopy）进行测量，或是直接利用能够直接读取电荷转移阻抗参数的仪器进行针对性测量等。在具体场景中，通过电化学阻抗谱进行测量的方式，具体可以为使用电化学工作站测试变频EIS（频率范围100MHz~10mHz），生成对应的电化学阻抗谱，然后通过弛豫时间分布（DRT，Distribution of relaxation times）解析EIS数据，解析DRT处理数据即可获得相应的电荷转移阻抗参数。其中，由于通过电化学阻抗谱的方式本身较为简单，并且能够较快的得出相应的数据参数，一般从测量到得出EIS数据的时间小于30s。更关键的，通过EIS数据能够反应多种电芯数据，可以方便其他阶段的数据获取，可以简化整体过程，提高整体效率。进而，在一些场景中，可以利用电化学阻抗谱进行电荷转移阻抗参数的测量。即，在一些实施例中，所述对所述目标电芯分别测定目标电荷转移阻抗参数，包括：分别获取所述目标电芯的电化学阻抗谱；利用所述电化学阻抗谱，确定所述目标电荷转移阻抗参数。
在具体应用场景中，对于不同添加量的0wt.%、2wt.%、4wt.%的三种材料方案，利用以上方式可以分别测量出对应的目标电荷转移阻抗参数，例如图1所示。
步骤306，通过比较所述目标电荷转移阻抗参数的大小，选择一种所述材料方案作为推荐方案。
在本步骤中，在确定了不同目标电芯的目标电荷转移阻抗参数之后，根据前述实验，由于电荷转移阻抗参数与低温放电性能存在线性相关性，以此可以通过目标电荷转移阻抗参数的大小，间接定性的得出不同材料方案的低温放电性能的优劣程度，进而可以根据具体的场景需要进行相应的方案选择。在一般场景中，会选择低温放电性能最好的方案作为推荐方案，即目标电荷转移阻抗参数最小的材料方案。当然在一些特定场景中，根据场景需要或其他需求，可能并不一定要选择低温放电性能最好的，其也可能是要满足是在一个特定值或特定范围之内的，或是设计不同档次的电芯等等。进而在一些场景中，可以根据特定的规则以目标电荷转移阻抗参数的大小为依据，进行材料方案的选取。最终，以此方式，可以快速的得出相应的推荐方案，在电芯的材料方案设计过程中，省略了大量的实验验证过程及成本，提升了整体效率。
在一些实施例中，在较为普遍的场景中，一般会在给定的几个目标电芯的材料方案中选取出最优的方案作为推荐方案。进而对于目标电荷转移阻抗参数，其可以包括两种参数，即为第一目标电荷转移阻抗参数和第二目标电荷转移阻抗参数。而所述通过比较所述目标电荷转移阻抗参数的大小，选择一种所述材料方案作为推荐方案，可以进一步包括：响应于确定所述第一目标电荷转移阻抗参数小于或等于所述第二目标电荷转移阻抗参数，确定所述第一目标电荷转移阻抗参数对应的材料方案为所述目标电芯的所述推荐方案。即，在一些实施例中，第一目标电荷转移阻抗参数对应几种材料方案中电荷转移阻抗参数最低的目标电荷转移阻抗参数，第二目标电荷转移阻抗参数对应其他几种材料方案的目标电荷转移阻抗参数。之后，在确定了第一目标电荷转移阻抗参数小于或等于第二目标电荷转移阻抗参数时，将第一目标电荷转移阻抗参数对应的材料方案作为推荐方案。
例如，在具体应用场景中，对于不同添加量的0wt.%、2wt.%、4wt.%的三种材料方案对应的各个目标电荷转移阻抗参数，如图1所示，则可以确定出该添加剂2wt.%添加量的材料方案为推荐方案。
前述实施例中的方案为通过定性的方式来确定相应的推荐方案，而在一些实施例中，可能需要进一步的需要进行定量的进行分析和调整，进而需要在此基础上继续进行定量分析。
进而基于前述的实验过程，在一些实施例中，对于不同的材料方案，先确定其对应的关系方程。该关系方程可以是如前述实施例中出现的线性回归方程，例如图1所示的实施例中回归方程等；也可以是根据具体场景计算出的其他形式的关系方程。该关系方程可以是根据预先的实验得出的，在应用时可以直接取用的。其可以通过将多种关系方程通过记录表等形式，先存储于数据库中，在应用时直接读取，如前述的某添加剂不同添加量的关系方程，即可通过记录表进行存储，在不同场景中需要对该添加剂的添加量进行调整或确定时，可以直接读取出来，进行应用及相应的定量分析。
应用于前述实施例，即可将任一目标电荷转移阻抗参数输入至对应的关系方程，以此即可得到对应的目标电芯的第一放电容量和第二放电容量的比值。这里第一放电容量表示电芯在低于第一温度阈值的温度条件下的放电容量，第一温度阈值可以根据具体场景进行具体设置，例如设置为0℃或-10℃等，在具体场景中，可以理解为低温放电容量。第二放电容量表示电芯在高于第二温度阈值的温度条件下的放电容量，同样的，第二温度阈值也可以根据具体场景进行具体设置，例如设置为10℃或20℃等，在具体场景中，可以理解为常温放电容量。之后，对于第一放电容量和第二放电容量，需要说明的是，两种放电容量一般指代的是在相同放电倍率条件下测量得到的。
最后，在根据关系方程得到任一目标电荷转移阻抗参数对应的第一放电容量和第二放电容量的比值之后，此时已经完成了定量分析的要求，即可根据所得结果，结合相应的具体应用场景，对材料方案进行调整，或对材料方案的选择进行调整。
即，在一些实施例中，如图4所示，所述示例性方法还可以包括：
步骤402，获取关系方程，该关系方程示出电芯的放电容量比值与电荷转移阻抗参数的相关性。
步骤404，利用所述关系方程，确定与任一所述目标电荷转移阻抗参数对应的所述目标电芯的第一放电容量和第二放电容量的比值。
步骤406，根据所述第一放电容量和第二放电容量的比值，调整所述材料方案。
其中，所述第一放电容量表示所述电芯在低于第一温度阈值的温度条件下的放电容量，所述第二放电容量表示所述电芯在高于第二温度阈值的温度条件下的放电容量，所述第一放电容量和所述第二放电容量是在相同放电倍率条件下测量得到的。
之后，在一些实施例中，对于关系方程的确定过程，基于前述的实验过程，如图5所示，该关系方程的获取过程可以包括：
步骤502，设计至少两种不同的实验方案，依照所述实验方案分别制备实验电芯。
步骤504，针对所述实验电芯分别测定其各自的实验电荷转移阻抗参数、实验第一放电容量和实验第二放电容量。
步骤506，根据测出的所述实验电荷转移阻抗参数，及所述实验第一放电容量和所述实验第二放电容量的比值，确定所述关系方程。
其中，实验方案与材料方案相类似，是想要获取到的关系方程所对应的材料方案的设计方案，再根据不同的实验方案分别制备各自对应的实验电芯。
之后，再通过相应的检测手段，分别确定每个实验电芯对应的电荷转移阻抗参数、第一放电容量和第二放电容量，即实验电荷转移阻抗参数、实验第一放电容量和实验第二放电容量。
最终，确定不同实验电芯的实验第一放电容量和实验第二放电容量的比值，并通过与对应的实验电荷转移阻抗参数进行比较，进行关系方程的拟合，最终得到相应的关系方程。一般的，该关系方程为线性回归方程。
在一些实施例中，例如一些特定场景中，根据相应需要，可能需要对特定的参数进行检测，例如根据环保的需要某种添加剂含量至少为A wt.%，则可以对该材料方案进行定量分析，或是在一些理论场景中，需要对特定材料的特定参数或添加量对应的相应性能进行定量分析。以此，以目标材料进行添加量选择为例，可以在实际应用时，确定目标材料的某个添加量，并根据该添加量进行相应的电芯的制备（即制备实际电芯），之后即可对该实际电芯进行电荷转移阻抗参数的测量（即实际电荷转移阻抗参数），最后利用对应的关系方程，即可根据实际电荷转移阻抗参数确定出该实际电芯对应的第一放电容量和第二放电容量的比值。例如，承接前述不同添加量的材料方案的实施例，现需要对6 wt.%含量添加剂的电芯进行定量分析，进而可以根据该含量进行实际电芯的制备，并对其实际电荷转移阻抗参数进行测量，假设测量出实际电荷转移阻抗参数为1200 mΩ，之后将其带入对应的关系方程，即可得出该实际电芯的第一放电容量和第二放电容量的比值（低温放电容量和常温放电容量的比值）为36.2%。即，在一些实施例中，当所述材料方案包括对目标材料进行添加量选择的方案时，所述方法还包括：确定所述目标材料的添加量，依照所述添加量制备实际电芯；对所述实际电芯测定实际电荷转移阻抗参数；根据所述关系方程和所述实际电荷转移阻抗参数，确定所述实际电芯的第一放电容量和第二放电容量的比值。当然，在一些实施例中，对于不同加工系数的方案等也可以进行相应的套用。
从上述实施例可以看出，本申请实施例提供的一种电芯的材料方案设计方法，包括：设计至少两种不同的材料方案，依照材料方案分别制备目标电芯；对目标电芯分别测定目标电荷转移阻抗参数；通过比较目标电荷转移阻抗参数的大小，选择一种材料方案作为推荐方案。本申请通过对电芯的各项参数的研究实验发现，电芯的低温放电容量与电芯的电荷转移阻抗存在着强关联性，从而可以依据电荷转移阻抗的大小直观得出电芯的低温放电容量性能的好坏，进而在进行不同材料方案的设计时，可以对不同方案的电芯的电荷转移阻抗进行监控，从中选出最符合相应要求的材料方案作为推荐方案，以此直接省略了原本需要耗时过长的实验验证方法，可以在极短的时间内预估出当前方案低温放电容量性能的好坏，极大的提升了相应环节的制备效率，降低了相应成本。
需要说明的是，本申请实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本申请实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本申请实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
需要说明的是，上述对本申请特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
基于同一构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请还提供了一种电芯的材料方案设计装置。
参考图6，所述电芯的材料方案设计装置，包括：
制备模块610，用于设计至少两种不同的材料方案，依照所述材料方案分别制备目标电芯。
测定模块620，用于对所述目标电芯分别测定目标电荷转移阻抗参数。
选择模块630，用于通过比较所述目标电荷转移阻抗参数的大小，选择一种所述材料方案作为推荐方案。
在一些示例性实施例中，所述装置还包括：
获取模块640，用于获取关系方程，该关系方程示出电芯的放电容量比值与电荷转移阻抗参数的相关性。
确定模块650，用于利用所述关系方程，确定与任一所述目标电荷转移阻抗参数对应的所述目标电芯的第一放电容量和第二放电容量的比值。
调整模块660，用于根据所述第一放电容量和第二放电容量的比值，调整所述材料方案。
其中，所述第一放电容量表示所述电芯在低于第一温度阈值的温度条件下的放电容量，所述第二放电容量表示所述电芯在高于第二温度阈值的温度条件下的放电容量，所述第一放电容量和所述第二放电容量是在相同放电倍率条件下测量得到的。
在一些示例性实施例中，所述获取模块640，还用于：
设计至少两种不同的实验方案，依照所述实验方案分别制备实验电芯；
针对所述实验电芯分别测定其各自的实验电荷转移阻抗参数、实验第一放电容量和实验第二放电容量；
根据测出的所述实验电荷转移阻抗参数，及所述实验第一放电容量和所述实验第二放电容量的比值，确定所述关系方程。
在一些示例性实施例中，当所述材料方案包括对目标材料进行添加量选择的方案时，所述装置还用于：确定所述目标材料的添加量，依照所述添加量制备实际电芯；对所述实际电芯测定实际电荷转移阻抗参数；根据所述关系方程和所述实际电荷转移阻抗参数，确定所述实际电芯的第一放电容量和第二放电容量的比值。
在一些示例性实施例中，所述目标电荷转移阻抗参数，包括第一目标电荷转移阻抗参数和第二目标电荷转移阻抗参数；
所述选择模块630，还用于：
响应于确定所述第一目标电荷转移阻抗参数小于或等于所述第二目标电荷转移阻抗参数，确定所述第一目标电荷转移阻抗参数对应的材料方案为所述目标电芯的所述推荐方案。
在一些示例性实施例中，所述测定模块620，还用于：
分别获取所述目标电芯的电化学阻抗谱；
利用所述电化学阻抗谱，确定所述目标电荷转移阻抗参数。
在一些示例性实施例中，所述目标电芯，包括：磷酸铁锂电芯、镍钴锰电芯、镍钴铝电芯、钛酸锂电芯及锰酸锂电芯中的至少其一。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的电芯的材料方案设计方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
基于同一构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任意一实施例所述的电芯的材料方案设计方法。
图7示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
处理器1010可以采用通用的CPU（Central Processing Unit，中央处理器）、微处理器、应用专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
存储器1020可以采用ROM（Read Only Memory，只读存储器）、RAM（Random AccessMemory，随机存取存储器）、静态存储设备、动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入/输出模块可以作为组件配置在设备中（图中未示出），也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
通信接口1040用于连接通信模块（图中未示出），以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式（例如USB、网线等）实现通信，也可以通过无线方式（例如移动网络、WIFI、蓝牙等）实现通信。
总线1050包括一通路，在设备的各个组件（例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040）之间传输信息。
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的电芯的材料方案设计方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
基于同一构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任意一实施例所述的电芯的材料方案设计方法。
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存（PRAM）、静态随机存取存储器（SRAM）、动态随机存取存储器（DRAM）、其他类型的随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器（CD-ROM）、数字多功能光盘（DVD）或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的电芯的材料方案设计方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
基于同一构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请还提供了一种计算机程序产品，其包括计算机程序指令。在一些实施例中，所述计算机程序指令可以由计算机的一个或多个处理器执行以使得所述计算机和/或所述处理器执行所述的电芯的材料方案设计方法。对应于所述的电芯的材料方案设计方法各实施例中各步骤对应的执行主体，执行相应步骤的处理器可以是属于相应执行主体的。
上述实施例的计算机程序产品用于使所述计算机和/或所述处理器执行如上任一实施例所述的电芯的材料方案设计方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本申请实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路（IC）芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本申请实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本申请实施例的平台的（即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内）。在阐述了具体细节（例如，电路）以描述本申请的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本申请实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本申请的具体实施例对本申请进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构（例如，动态RAM（DRAM））可以使用所讨论的实施例。
本申请实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电芯的材料方案设计方法，其特征在于，包括：
设计至少两种不同的材料方案，依照所述材料方案分别制备目标电芯；
对所述目标电芯分别测定目标电荷转移阻抗参数；
通过比较所述目标电荷转移阻抗参数的大小，选择一种所述材料方案作为推荐方案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取关系方程，该关系方程示出电芯的放电容量比值与电荷转移阻抗参数的相关性；
利用所述关系方程，确定与任一所述目标电荷转移阻抗参数对应的所述目标电芯的第一放电容量和第二放电容量的比值；
根据所述第一放电容量和第二放电容量的比值，调整所述材料方案；
其中，所述第一放电容量表示所述电芯在低于第一温度阈值的温度条件下的放电容量，所述第二放电容量表示所述电芯在高于第二温度阈值的温度条件下的放电容量，所述第一放电容量和所述第二放电容量是在相同放电倍率条件下测量得到的。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取关系方程，包括：
设计至少两种不同的实验方案，依照所述实验方案分别制备实验电芯；
针对所述实验电芯分别测定其各自的实验电荷转移阻抗参数、实验第一放电容量和实验第二放电容量；
根据测出的所述实验电荷转移阻抗参数，及所述实验第一放电容量和所述实验第二放电容量的比值，确定所述关系方程。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述材料方案包括对目标材料进行添加量选择的方案时，所述方法还包括：
确定所述目标材料的添加量，依照所述添加量制备实际电芯；
对所述实际电芯测定实际电荷转移阻抗参数；
根据所述关系方程和所述实际电荷转移阻抗参数，确定所述实际电芯的第一放电容量和第二放电容量的比值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标电荷转移阻抗参数，包括第一目标电荷转移阻抗参数和第二目标电荷转移阻抗参数；
所述通过比较所述目标电荷转移阻抗参数的大小，选择一种所述材料方案作为推荐方案，包括：
响应于确定所述第一目标电荷转移阻抗参数小于或等于所述第二目标电荷转移阻抗参数，确定所述第一目标电荷转移阻抗参数对应的材料方案为所述目标电芯的所述推荐方案。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述目标电芯分别测定目标电荷转移阻抗参数，包括：
分别获取所述目标电芯的电化学阻抗谱；
利用所述电化学阻抗谱，确定所述目标电荷转移阻抗参数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标电芯，包括：磷酸铁锂电芯、镍钴锰电芯、镍钴铝电芯、钛酸锂电芯及锰酸锂电芯中的至少其一。
8.一种电芯的材料方案设计装置，其特征在于，包括：
制备模块，用于设计至少两种不同的材料方案，依照所述材料方案分别制备目标电芯；
测定模块，用于对所述目标电芯分别测定目标电荷转移阻抗参数；
选择模块，用于通过比较所述目标电荷转移阻抗参数的大小，选择一种所述材料方案作为推荐方案。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机实现权利要求1至7任一项所述的方法。
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