[发明专利]软包锂离子电池封装应力的预测方法

摘要

本申请属于力学设计领域，提供一种软包锂离子电池封装应力的预测方法，包括五个步骤：步骤一、确定电池温度剖面；步骤二、确定电芯产气模型；步骤三、确定封装力学性能退化模型；步骤四、确定封装应力模型；步骤五、预测封装应力。本发明改进了目前只有封装安全性实验测试方法的情况，考虑了随时间变化软包锂离子电池产气量增加、封装材料性能退化、体积增加等现象，使求得的应力值成为随时间变化的曲线，可以对不同时刻的应力值进行预测，为软包锂离子电池的力学设计提供有力的支撑。

主权项

1.一种软包锂离子电池封装应力的预测方法，其特征在于，其步骤如下：步骤一、确定电池温度剖面，根据所述电池使用环境及用户使用历史数据，确定所述电池在使用过程中经历的温度剖面；步骤二、确定电芯产气模型，根据所述电池的电芯反应体系，电解液成分、添加剂成分及反应规模，结合实验数据，确定所述电池内部产气速率随温度变化的关系式，根据所述电池温度剖面确定封装内部气体量随时间增加的关系式；步骤三、确定封装力学性能退化模型，根据所述电池的封装材料、工艺特征，结合实验数据，确定所述封装力学性能参数退化速率随温度变化的关系式，根据所述电池温度剖面确定所述封装力学性能随时间下降的关系式；所述的确定所述封装力学性能参数退化速率随温度变化的关系式，具体步骤为：(1)确定封装材料的应力应变曲线服从幂硬化关系，由文献或实验确定d、e的取值：σ₀＝dε^e公式中，σ₀为应力，ε为应变；d、e为常数；(2)根据不同温度，不同时间的应力应变实验数据求解如下优化问题：公式中，l为应力应变曲线上数据点总个数；为应力的观测值；为应变的观测值，S为退化因子，S(t)表示退化因子随时间的变化关系，0＜S(t)≤1；(3)退化因子降低速率与温度服从阿伦尼乌斯模型，使用优化求解方法拟合计算f、g的值：公式中，t为时间，T为温度，S为退化因子，f、g为常数；(4)确定所述封装材料的应力应变曲线在相同的应变下应力随时间下降的关系式：σ_t(ε)＝S(t)σ₀(ε)公式中，σ₀为应力，ε为应变；S为退化因子，σ_t(ε)是指封装材料在t时刻的应力应变关系，σ₀(ε)是指封装材料初始的应力应变关系，S(t)表示退化因子随时间的变化关系；步骤四、确定封装应力模型，根据获得封装的应力分布，改变封装内部压强与封装材料参数进行仿真，寻找封装薄弱部位作为研究点并提取其封装应力，拟合得到所述研究点的封装应力与封装内部压强、封装材料参数的关系式，及封装增加体积与封装内部压强、封装材料参数的关系式；步骤五、预测封装应力，针对每个预测时间点，联立理想气体方程与所述预测时间点的所述封装增加体积与封装内部压强关系式，获得所述预测时间点的封装内部压强，根据所述研究点的封装应力与封装内部压强关系式，获得所述预测时间点的所述研究点的封装应力。