[发明专利]一种通过量纲分析建立锂离子电池高容量电极材料在充放电过程中失效机制图的方法

摘要

本发明公开了一种通过量纲分析建立锂离子电池高容量电极材料在充放电过程中失效机制图的方法；该方法是首先根据Π定理，对电极材料充放电过程中所涉及的主要参数进行量纲分析，并建立无量纲函数关系式；然后通过有限元计算和函数拟合确定无量纲函数的具体表达式；再进一步建立电极材料充放电过程中的失效机制图，该方法简单、高效，通过量纲分析准确建立了锂离子电池高容量电极材料在充放电过程中失效机制图的方法，解决了现有技术中通过复杂的实验来探究锂离子电池高容量电极材料在充放电过程中的失效的问题；为控制大体积变化锂化反应，指导设计优化电极结构提供依据，为从根本上解决电极材料的失效问题提供基础。

主权项

1.一种通过量纲分析建立锂离子电池高容量电极材料在充放电过程中失效机制图的方法，其特征在于：(1)根据Π定理，建立锂离子电池高容量电极材料充放电过程中，失效时破坏能与电极材料充放电过程中各主要参数之间的无量纲关系：Γ＝Γ(h，E，σY，v，SOC)其中，Г表示失效时破坏能，h表示锂化前电极结构的尺寸相关参数，E，σY和v分别表示活性材料的杨氏模量、屈服强度和泊松比，SOC表示失效时临界电荷状态；在与Г有关的各主要参数中，选取具有独立量纲的参数E和h，以指数积形式来表示除参数E和h之外的其他主要参数，得到无量纲函数关系：(2)选取一系列参数h和σY/E，基于连续介质损伤力学和弹‑塑性扩散锂化的有限元数值模拟，得到Г与h和σY/E的离散数值点，选取合适拟合函数，建立Г与h和σY/E之间的无量纲函数关系：(3)通过函数关系表达式，建立针对包括纳米薄膜、纳米线、纳米球在内的特定电极结构的充放电过程中各主要参数的失效机制图。