锂电池极片真空干燥工艺仿真及优化

摘要

极片中的水分含量直接影响锂离子电池的容量、阻抗、循环特性、使用寿命及安全性等性能，因此在极片制造流程中需要通过真空干燥工艺严格控制极片中的水分含量。目前极片真空干燥工艺参数的设置主要依赖于设计人员的经验，为了获得满意的结果，设计人员需要进行大量的“试错”，并耗费大量的人力物力。针对上述问题，本文研究极片真空干燥机理，在此基础上仿真极片真空干燥过程，探究影响极片真空干燥工艺因素，优化极片真空干燥工艺。具体研究内容如下：
　　分析极片真空干燥机理，极片真空干燥过程伴随温度和水分含量的变化，浓度梯度、温度梯度和压力梯度是极片内部水分扩散的驱动力。结合傅里叶导热定律和Fick扩散定律，分别建立适用于极片真空干燥的三维传热传质数学模型。应用ABAQUS有限元软件求解数学模型，得到极片内部温度和水分含量等参数的分布云图和变化规律。
　　探究影响极片真空干燥工艺因素，应用单因子变量法，分别仿真温度、真空度等工艺参数对极片真空干燥特性的影响。结果表明，温度越高、真空度越低，极片真空干燥速率越快。此外，仿真极卷真空干燥过程，并与单体极片真空干燥特性比较，发现极卷干燥时间较长，但是干燥前期水分下降很快。
　　优化极片真空干燥工艺，将极片真空干燥工艺优化抽象为多目标优化问题，以温度和真空度为输入变量，以极片真空干燥速率和单位质量能耗为输出变量，采用支持向量机技术建立回归模型，应用多目标遗传优化算法对模型优化。结果表明极片真空干燥最佳工艺参数为：温度92℃，真空度56Pa。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 真空干燥技术国内外研究现状

1.3 存在的问题及研究的意义

1.4 课题来源及研究内容

2 极片真空干燥工艺建模与仿真

2.1 引言

2.2 极片真空干燥过程分析

2.3 极片真空干燥的数学建模

2.4 极片真空干燥的有限元模型

2.5 极片真空干燥仿真结果与分析

2.6 本章小结

3 极片真空干燥工艺影响因素分析

3.1 引言

3.2 温度对极片真空干燥工艺的影响

3.3 真空度对极片真空干燥工艺的影响

3.4 极卷对极片真空干燥工艺的影响

3.5 本章小结

4 极片真空干燥工艺优化方法

4.1 引言

4.2 工艺优化目标

4.3 基于SVR的回归模型

4.4 基于遗传算法的工艺优化

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

附录1 作者在攻读硕士期间取得的成果