一种LFP正极极片压实密度优化方法及系统与流程

本申请涉及电池正极极片制造，尤其涉及一种lfp正极极片压实密度优化方法及系统。

背景技术：

1、锂离子电池正极极片的压实密度是决定电池能量密度、倍率性能和循环寿命的关键工艺参数。在lfp正极极片的制造过程中，辊压工序通过施加机械压力将涂布后的极片压实至目标厚度和密度，压实密度的高低直接影响极片中活性颗粒之间的接触电阻、孔隙通道的连通状态以及电解液的浸润效率。

2、目前，lfp正极极片的压实密度调控主要依赖工艺工程师的经验试错和基于宏观参数反馈的调整策略。现有方法将极片视为均匀介质，通过调节辊压线压力和辊缝等宏观参数来逼近目标压实密度，但忽略了极片沿厚度方向客观存在的层深结构梯度：集流体侧因铝箔刚性支撑而压实充分，中层在双向挤压下颗粒易团聚或孔隙断连，表层因压力释放而产生回弹。当颗粒粒径级配不合理时，这种层深方向的差异进一步加剧，导致局部压实密度过高或过低、孔隙连通性下降和回弹量超标等问题，表现为“表面致密、内部疏松”的不一致状态。此外，压实密度精度、颗粒级配合理性、孔隙连通性和过压回弹风险这四个工艺目标之间存在此消彼长的制约关系，现有方法缺乏将多目标协同优化整合为统一框架的技术手段。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本申请提供了一种lfp正极极片压实密度优化方法及系统，用于实现从lfp正极极片微观颗粒结构分析到辊压工艺参数优化推荐的全流程闭环控制。

2、第一方面，本申请提供了一种lfp正极极片压实密度优化方法，所述方法包括：

3、对lfp正极极片进行截面采样获取截面图像，并基于所述截面图像构建极片截面颗粒拓扑样本；从所述极片截面颗粒拓扑样本中筛选目标粒径颗粒，计算所述目标粒径颗粒在截面观测视场中的面积占比、局部团聚指数和层间分布偏差，拼接生成占比状态向量；

4、基于所述极片截面颗粒拓扑样本构建颗粒节点、孔隙节点及连接边，生成颗粒与孔隙双相邻接图；

5、基于所述占比状态向量，以压实密度误差项、目标粒径占比窗口惩罚项、孔隙断连惩罚项和过压回弹惩罚项的加权求和构建场景约束损失函数；

6、依据所述极片截面颗粒拓扑样本，在所述颗粒与孔隙双相邻接图上执行层深加权图传播，生成层深压实贡献矩阵；

7、将所述层深压实贡献矩阵和所述占比状态向量输入预训练的反演模型，并基于所述场景约束损失函数输出辊压工艺参数和混料参数；对所述辊压工艺参数和所述混料参数进行多级规则校验，校验通过时生成压实密度优化指令。

8、第二方面，本申请提供了一种lfp正极极片压实密度优化系统，所述系统包括：

9、样本构建单元，用于对lfp正极极片进行截面采样获取截面图像，并基于所述截面图像构建极片截面颗粒拓扑样本；从所述极片截面颗粒拓扑样本中筛选目标粒径颗粒，计算所述目标粒径颗粒在截面观测视场中的面积占比、局部团聚指数和层间分布偏差，拼接生成占比状态向量；

10、图构建单元，用于根据所述极片截面颗粒拓扑样本构建颗粒节点、孔隙节点及连接边，生成颗粒与孔隙双相邻接图；

11、函数构建单元，用于根据所述占比状态向量，以压实密度误差项、目标粒径占比窗口惩罚项、孔隙断连惩罚项和过压回弹惩罚项的加权求和构建场景约束损失函数；

12、图传播单元，用于依据所述极片截面颗粒拓扑样本，在所述颗粒与孔隙双相邻接图上执行层深加权图传播，生成层深压实贡献矩阵；

13、参数反演单元，用于将所述层深压实贡献矩阵和所述占比状态向量输入预训练的反演模型，并基于所述场景约束损失函数输出辊压工艺参数和混料参数；对所述辊压工艺参数和所述混料参数进行多级规则校验，校验通过时生成压实密度优化指令。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：

15、首先，通过构建颗粒与孔隙双相邻接图这一异构图结构，将极片截面中的颗粒承压拓扑与孔隙连通拓扑统一建模在同一图上，颗粒节点与孔隙节点之间通过第三连接边建立显式的信息交互通道，使得颗粒的承压变形信息能够传递至相邻孔隙节点、孔隙的连通状态信息能够反馈至相邻颗粒节点，实现了两类结构单元在图层面的耦合表征。同时，引入层深加权图传播机制，将双相邻接图按层深坐标划分为集流体侧、中层和表层三个子图并为各子图分配差异化传播权重，通过图神经网络在各子图上独立执行信息传播后池化聚合生成层深压实贡献矩阵，显式刻画了不同层深区域对压实密度的差异化贡献，突破了传统方法将极片视为均匀介质的局限。然后，设计的场景约束损失函数以压实密度误差项、目标粒径占比窗口惩罚项、孔隙断连惩罚项和过压回弹惩罚项的加权求和构建，将四个相互制约的工艺目标整合为单一标量评价，权重系数可根据高能量密度、高倍率或长循环寿命等不同应用场景灵活调整，实现了多目标协同优化。紧接着，在反演模型的推理阶段采用条件调制隐向量机制，使同一微观结构在不同目标压实密度和孔隙连通阈值约束下输出差异化的工艺参数组合；配合自适应梯度步长根据各惩罚项取值比例动态调整参数修正优先级，加速寻优收敛。最后，通过迭代闭环机制将压实密度优化指令下发执行后对产出极片重新分析，通过相邻两轮占比状态向量之间的欧氏距离判断收敛，逐步消除模型预测偏差，使工艺参数逼近实际最优值。

1.一种lfp正极极片压实密度优化方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的lfp正极极片压实密度优化方法，其特征在于，构建极片截面颗粒拓扑样本，包括：

3.根据权利要求1所述的lfp正极极片压实密度优化方法，其特征在于，拼接生成占比状态向量，包括：

4.根据权利要求3所述的lfp正极极片压实密度优化方法，其特征在于，计算局部团聚指数之后，还包括：

5.根据权利要求1所述的lfp正极极片压实密度优化方法，其特征在于，生成颗粒与孔隙双相邻接图，包括：

6.根据权利要求1所述的lfp正极极片压实密度优化方法，其特征在于，构建场景约束损失函数，包括：

7.根据权利要求1所述的lfp正极极片压实密度优化方法，其特征在于，生成层深压实贡献矩阵，包括：

8.根据权利要求1所述的lfp正极极片压实密度优化方法，其特征在于，将所述层深压实贡献矩阵输入预训练的反演模型之前，所述反演模型的训练过程为：

9.根据权利要求8所述的lfp正极极片压实密度优化方法，其特征在于，输出辊压工艺参数和混料参数，还包括：

10.一种lfp正极极片压实密度优化系统，用于实现如权利要求1-9中任一项所述的一种lfp正极极片压实密度优化方法，其特征在于，所述系统包括：