电极材料接触参数的标定方法、装置及计算机存储介质与流程

本发明涉及电极材料参数标定，尤其涉及一种电极材料接触参数的标定方法、装置及计算机存储介质。

背景技术：

1、在液态阴极锂电池的正极制备中，有一类一体式炭包正极，其是先通过混料、纤维化、分筛等处理步骤，获取孔隙率及粒径一致的粉体或颗粒，继而再对粉体或颗粒进行压制、分切或者直接挤出，得到正极片。然而这种正极制备工艺容易导致成型极片出现粉体或颗粒松散、局部区域压实密度不均一等现象，从而会影响到电池的性能。

2、目前，为了优化液态阴极锂电池的关键部件设计，以及寻找出极片成型工艺参数的设定依据，一般需要运用模拟粉体/散体物料数值的重要方法--离散元法(dem)，但当前在获取离散元仿真参数的过程中，其涉及到的接触参数如刚度、剪切模量、摩擦系数等模型参数难以直接测量得出，且现有的模型参数标定方法与电极材料应用之间的相关性不高，使得参数标定的准确性较低，从而不利于对电极材料的制备工艺的进一步研究。可见，提出一种能够提高对电极材料的接触参数标定准确性的方法尤为重要。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电极材料接触参数的标定方法、装置及计算机存储介质，相较于直接测量法，不仅简化了实验流程，还提高了对电极材料的接触参数的标定可靠性及准确性，从而为电极材料的制备工艺提供了良好的理论依据。

2、为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开了一种电极材料接触参数的标定方法，所述方法包括：

3、获取电极材料的目标压片的轴向力-位移曲线，并根据所述轴向力-位移曲线，判断所述电极材料是否满足预设的接触模型的适配条件；所述轴向力-位移曲线是对所述目标压片进行单轴无侧限压缩实验操作得到；

4、当判断结果为是时，确定所述电极材料的多个接触参数的标定范围，并基于所有所述接触参数的标定范围以及预设的单轴有侧限压缩标定模型，对所述电极材料进行离散元仿真试验操作，得到所述电极材料的目标离散元仿真参数；所述单轴有侧限压缩标定模型是基于所述接触模型以及所述电极材料的实际应用场景建立得到的；

5、根据所述目标离散元仿真参数，对所述电极材料进行单轴有侧限压缩仿真试验操作，得到所述电极材料的仿真轴向压力-轴向应变关系，并根据所述仿真轴向压力-轴向应变关系、预先得到的所述电极材料的实测轴向压力-轴向应变关系以及实测压实密度参数，判断所有所述接触参数是否标定成功，若是，则根据所述目标离散元仿真参数，确定所有所述接触参数的标定结果。

6、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述确定所述电极材料的多个接触参数的标定范围，包括：

7、确定所述电极材料的颗粒密度参数，并确定所述电极材料的颗粒粒径分布参数；所述颗粒粒径分布参数包括颗粒粒径参数以及所述颗粒粒径参数对应的颗粒占比参数；

8、根据所述颗粒密度参数以及所述颗粒粒径分布参数，确定所述电极材料的多个接触参数的标定范围；所有所述接触参数包括颗粒间恢复系数、颗粒间静摩擦系数、颗粒间滚动摩擦系数、剪切模量系数、阻尼系数、刚度因子参数以及屈服强度参数中的至少一种。

9、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述基于所有所述接触参数的标定范围以及预设的单轴有侧限压缩标定模型，对所述电极材料进行离散元仿真试验操作，得到所述电极材料的目标离散元仿真参数，包括：

10、基于所有所述接触参数的标定范围以及预设的单轴有侧限压缩标定模型，对所述电极材料进行压缩成型仿真试验操作，以确定出所有所述接触参数中的所有显著接触参数以及所有所述接触参数所对应的回归方程；

11、根据所有所述显著接触参数的标定范围以及所述回归方程，对所有所述显著接触参数进行最陡爬坡试验操作，得到所有所述显著接触参数所对应的爬坡试验结果；

12、根据所述爬坡试验结果，对所有所述显著接触参数进行响应面试验操作，得到所有所述显著接触参数所对应的响应面试验结果；

13、基于所述响应面试验结果，对所述回归方程进行求解，得到所述电极材料的目标离散元仿真参数。

14、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述基于所有所述接触参数的标定范围以及预设的单轴有侧限压缩标定模型，对所述电极材料进行压缩成型仿真试验操作，以确定出所有所述接触参数中的所有显著接触参数以及所有所述接触参数所对应的回归方程，包括：

15、基于所有所述接触参数的标定范围以及预设的单轴有侧限压缩标定模型，以所述电极材料的轴向应变率为响应指标，对所述电极材料进行压缩成型仿真试验操作，得到针对所有所述接触参数下的所述电极材料的轴向应变率仿真参数，作为所述电极材料的压缩成型仿真结果；

16、根据所述压缩成型仿真结果，对所有所述接触参数进行参数筛选试验显著性分析，得到每个所述接触参数的显著性参数，并根据所有所述接触参数的显著性参数，从所有所述接触参数中确定出所述显著性参数大于或等于预设的显著性阈值的所有显著接触参数；

17、根据所述压缩成型仿真结果，确定针对所述轴向应变率下的所有所述接触参数所对应的回归方程。

18、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所有所述显著接触参数的标定范围以及所述回归方程，对所有所述显著接触参数进行最陡爬坡试验操作，得到所有所述显著接触参数所对应的爬坡试验结果，包括：

19、根据所述回归方程，分析所述显著性参数为最大的最显著接触参数针对所述轴向应变率下的影响效应；

20、根据所述最显著接触参数的影响效应以及对应的标定范围，确定每个所述显著接触参数对应的爬坡单位以及爬坡梯度方向；

21、根据所有所述显著接触参数对应的爬坡单位、对应的爬坡梯度方向以及对应的标定范围，对所有所述显著接触参数进行最陡爬坡试验操作，得到所有所述显著接触参数所对应的爬坡试验结果。

22、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所述爬坡试验结果，对所有所述显著接触参数进行响应面试验操作，得到所有所述显著接触参数所对应的响应面试验结果，包括：

23、获取所述电极材料的实测轴向压力-轴向应变关系；所述实测轴向压力-轴向应变关系是对所述电极材料进行单轴有侧限压缩实验得到的，所述实测轴向压力-轴向应变关系包括在所述单轴有侧限压缩实验中所述电极材料受到的实测轴向压力与实测轴向应变之间的关系数值；

24、根据所述爬坡试验结果，确定每个所述显著接触参数对应的响应面试验参数范围，并根据所有所述显著接触参数对应的响应面试验参数范围以及预设的所有所述显著接触参数所对应的变量研究对象，以所述轴向应变率以及所述关系数值为响应指标，对所有所述显著接触参数进行响应面试验操作，得到所有所述显著接触参数所对应的响应面试验结果；所述变量研究对象包括单一变量研究对象、交互变量研究对象以及平方项变量研究对象中的至少一种。

25、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所述仿真轴向压力-轴向应变关系、预先得到的所述电极材料的实测轴向压力-轴向应变关系以及实测压实密度参数，判断所有所述接触参数是否标定成功，包括：

26、根据所述仿真轴向压力-轴向应变关系、预先得到的所述电极材料的实测轴向压力-轴向应变关系以及实测压实密度参数，计算所述电极材料的目标差异参数；

27、根据所述目标差异参数，确定所述电极材料的仿真-实测差异参数，并判断所述仿真-实测差异参数是否小于或等于预设的差异参数阈值，若是，则确定所有所述接触参数标定成功。

28、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述目标差异参数包括所述电极材料的仿真轴向压力与实测轴向压力之间的差异参数、所述电极材料的仿真轴向应变与实测轴向应变之间的差异参数以及所述电极材料的仿真压实密度参数与实测压实密度参数之间的差异参数中的至少一种。

29、本发明第二方面公开了一种电极材料接触参数的标定装置，所述装置包括：

30、获取模块，用于获取电极材料的目标压片的轴向力-位移曲线；

31、判断模块，用于根据所述轴向力-位移曲线，判断所述电极材料是否满足预设的接触模型的适配条件；所述轴向力-位移曲线是对所述目标压片进行单轴无侧限压缩实验操作得到；

32、确定模块，用于当所述判断模块判断结果为是时，确定所述电极材料的多个接触参数的标定范围；

33、第一仿真试验模块，用于基于所有所述接触参数的标定范围以及预设的单轴有侧限压缩标定模型，对所述电极材料进行离散元仿真试验操作，得到所述电极材料的目标离散元仿真参数；所述单轴有侧限压缩标定模型是基于所述接触模型以及所述电极材料的实际应用场景建立得到的；

34、第二仿真试验模块，用于根据所述目标离散元仿真参数，对所述电极材料进行单轴有侧限压缩仿真试验操作，得到所述电极材料的仿真轴向压力-轴向应变关系；

35、所述判断模块，还用于根据所述仿真轴向压力-轴向应变关系、预先得到的所述电极材料的实测轴向压力-轴向应变关系以及实测压实密度参数，判断所有所述接触参数是否标定成功；

36、所述确定模块，还用于当所述判断模块判断结果为是时，根据所述目标离散元仿真参数，确定所有所述接触参数的标定结果。

37、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述确定模块确定所述电极材料的多个接触参数的标定范围的方式具体包括：

38、确定所述电极材料的颗粒密度参数，并确定所述电极材料的颗粒粒径分布参数；所述颗粒粒径分布参数包括颗粒粒径参数以及所述颗粒粒径参数对应的颗粒占比参数；

39、根据所述颗粒密度参数以及所述颗粒粒径分布参数，确定所述电极材料的多个接触参数的标定范围；所有所述接触参数包括颗粒间恢复系数、颗粒间静摩擦系数、颗粒间滚动摩擦系数、剪切模量系数、阻尼系数、刚度因子参数以及屈服强度参数中的至少一种。

40、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第一仿真试验模块基于所有所述接触参数的标定范围以及预设的单轴有侧限压缩标定模型，对所述电极材料进行离散元仿真试验操作，得到所述电极材料的目标离散元仿真参数的方式具体包括：

41、基于所有所述接触参数的标定范围以及预设的单轴有侧限压缩标定模型，对所述电极材料进行压缩成型仿真试验操作，以确定出所有所述接触参数中的所有显著接触参数以及所有所述接触参数所对应的回归方程；

42、根据所有所述显著接触参数的标定范围以及所述回归方程，对所有所述显著接触参数进行最陡爬坡试验操作，得到所有所述显著接触参数所对应的爬坡试验结果；

43、根据所述爬坡试验结果，对所有所述显著接触参数进行响应面试验操作，得到所有所述显著接触参数所对应的响应面试验结果；

44、基于所述响应面试验结果，对所述回归方程进行求解，得到所述电极材料的目标离散元仿真参数。

45、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第一仿真试验模块基于所有所述接触参数的标定范围以及预设的单轴有侧限压缩标定模型，对所述电极材料进行压缩成型仿真试验操作，以确定出所有所述接触参数中的所有显著接触参数以及所有所述接触参数所对应的回归方程的方式具体包括：

46、基于所有所述接触参数的标定范围以及预设的单轴有侧限压缩标定模型，以所述电极材料的轴向应变率为响应指标，对所述电极材料进行压缩成型仿真试验操作，得到针对所有所述接触参数下的所述电极材料的轴向应变率仿真参数，作为所述电极材料的压缩成型仿真结果；

47、根据所述压缩成型仿真结果，对所有所述接触参数进行参数筛选试验显著性分析，得到每个所述接触参数的显著性参数，并根据所有所述接触参数的显著性参数，从所有所述接触参数中确定出所述显著性参数大于或等于预设的显著性阈值的所有显著接触参数；

48、根据所述压缩成型仿真结果，确定针对所述轴向应变率下的所有所述接触参数所对应的回归方程。

49、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第一仿真试验模块根据所有所述显著接触参数的标定范围以及所述回归方程，对所有所述显著接触参数进行最陡爬坡试验操作，得到所有所述显著接触参数所对应的爬坡试验结果的方式具体包括：

50、根据所述回归方程，分析所述显著性参数为最大的最显著接触参数针对所述轴向应变率下的影响效应；

51、根据所述最显著接触参数的影响效应以及对应的标定范围，确定每个所述显著接触参数对应的爬坡单位以及爬坡梯度方向；

52、根据所有所述显著接触参数对应的爬坡单位、对应的爬坡梯度方向以及对应的标定范围，对所有所述显著接触参数进行最陡爬坡试验操作，得到所有所述显著接触参数所对应的爬坡试验结果。

53、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第一仿真试验模块根据所述爬坡试验结果，对所有所述显著接触参数进行响应面试验操作，得到所有所述显著接触参数所对应的响应面试验结果的方式具体包括：

54、获取所述电极材料的实测轴向压力-轴向应变关系；所述实测轴向压力-轴向应变关系是对所述电极材料进行单轴有侧限压缩实验得到的，所述实测轴向压力-轴向应变关系包括在所述单轴有侧限压缩实验中所述电极材料受到的实测轴向压力与实测轴向应变之间的关系数值；

55、根据所述爬坡试验结果，确定每个所述显著接触参数对应的响应面试验参数范围，并根据所有所述显著接触参数对应的响应面试验参数范围以及预设的所有所述显著接触参数所对应的变量研究对象，以所述轴向应变率以及所述关系数值为响应指标，对所有所述显著接触参数进行响应面试验操作，得到所有所述显著接触参数所对应的响应面试验结果；所述变量研究对象包括单一变量研究对象、交互变量研究对象以及平方项变量研究对象中的至少一种。

56、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述判断模块根据所述仿真轴向压力-轴向应变关系、预先得到的所述电极材料的实测轴向压力-轴向应变关系以及实测压实密度参数，判断所有所述接触参数是否标定成功的方式具体包括：

57、根据所述仿真轴向压力-轴向应变关系、预先得到的所述电极材料的实测轴向压力-轴向应变关系以及实测压实密度参数，计算所述电极材料的目标差异参数；

58、根据所述目标差异参数，确定所述电极材料的仿真-实测差异参数，并判断所述仿真-实测差异参数是否小于或等于预设的差异参数阈值，若是，则确定所有所述接触参数标定成功。

59、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述目标差异参数包括所述电极材料的仿真轴向压力与实测轴向压力之间的差异参数、所述电极材料的仿真轴向应变与实测轴向应变之间的差异参数以及所述电极材料的仿真压实密度参数与实测压实密度参数之间的差异参数中的至少一种。

60、本发明第三方面公开了另一种电极材料接触参数的标定装置，所述装置包括：

61、存储有可执行程序代码的存储器；

62、与所述存储器耦合的处理器；

63、所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明第一方面公开的电极材料接触参数的标定方法。

64、本发明第四方面公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行本发明第一方面公开的电极材料接触参数的标定方法。

65、与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

66、本发明实施例中，当电极材料的目标压片的轴向力-位移曲线满足接触模型的适配条件时，基于电极材料的接触参数的标定范围及标定模型，对电极材料进行离散元仿真试验，继而基于电极材料的目标离散元仿真参数，获取其仿真轴向力-轴向应变关系，并基于此关系判断接触参数是否标定成功，若是，则确定出接触参数的标定结果。可见，实施本发明能够采用实验-仿真联合标定的方法，标定电极材料的接触参数，这样，相较于直接测量法，不仅简化了实验流程，还提高了对电极材料的接触参数的标定可靠性及准确性，从而为电极材料的制备工艺提供了良好的理论依据。