[发明专利]锂离子电池纤维素隔膜多尺度结构模型的优化方法

权利要求书

1.锂离子电池纤维素隔膜多尺度结构模型的优化方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S11、在微观尺度下，根据微纤丝和基质的原始占比以及微纤丝的原始角度，建立由基质包裹微纤丝的薄壁圆筒有限元模型，通过有限元仿真模拟得到模型的弹性模量E1；

S12、运用原子力显微镜并采用纳米压痕实验方法测得单根纤维的力位移曲线，经数据处理后得到单根纤维的实际弹性模量E2；

S13、对模型弹性模量E1和实际弹性模量E2进行对比分析，如果则提高有限元模型中所述微纤丝的占比或减小微纤丝的角度；如果则提高有限元模型中所述基质的占比或增大微纤丝的角度；如果则无需对有限元模型进行优化；

S21、在中尺度下，用环境扫描电镜观察并得到纤维素隔膜的环境扫描电镜照片；

S22、随机选取几组纤维素隔膜的环境扫描电镜照片，利用图像处理方法提取照片中纤维素隔膜的边界轮廓，选择其中一组边界轮廓清晰的建立中尺度下纤维素隔膜的有限元模型，得到纤维素隔膜的原始纤维密度和直径；

S23、通过有限元仿真模拟得到模型的弹性模量E3；

S24、运用拉伸压缩材料试验机，采用纸和纸板抗张强度国家测试标准，加载速度恒定为100mm/min，测得纤维素隔膜的应力应变曲线，经数据处理后得到实际弹性模量E4；

S25、对模型弹性模量E3和实际弹性模量E4进行对比分析，如果则提高有限元模型中所述纤维的密度或直径；如果则降低有限元模型中所述纤维的密度或直径；如果则无需对有限元模型进行优化。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池纤维素隔膜多尺度结构模型的优化方法，其特征在于，在步骤S11中通过测定纤维中纤维素、半纤维素和木质素的含量得到所述微纤丝和所述基质的原始占比。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池纤维素隔膜多尺度结构模型的优化方法，其特征在于，在步骤S11中所述微纤丝的原始角度通过X射线衍射的方法测得。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池纤维素隔膜多尺度结构模型的优化方法，其特征在于，所述纳米压痕实验方法包括如下步骤：在无样品的硅片上，确定原子力显微镜探针的弹性模量；将纤维素隔膜用蒸馏水疏解成单根纤维状态的悬浮液，并稀释备用；在原子力显微镜下观察单根纤维的形态，并使探针沿纤维的长度方向运动从而得到力位移曲线；对力位移曲线采用赫兹模型进行处理得到单根纤维的实际弹性模量E2。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池纤维素隔膜多尺度结构模型的优化方法，其特征在于，在步骤S22中所述图像处理方法依次通过二值化、开闭运算、膨胀腐蚀和去毛边步骤获得边界轮廓。