[發明專利]一種軟包電池密封壽命的預測方法及系統

有效

• 申請號: 201810578823.0
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN108760619B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 張慰;劉宇鳴
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 11569 北京高沃律師事務所
• 代理人: 王戈<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開一種軟包電池密封壽命的預測方法及系統，所述方法包括：根據薄膜分條疲勞加載試驗數據得到完全撕裂位移和內聚強度從而確定薄膜標準內聚力公式；然后根據薄膜分條加速退化試驗數據確定撕裂強度退化率；根據所述撕裂強度退化率和所述薄膜標準內聚力確定直接撕裂階段的薄膜內聚力公式，最后接撕裂階段的薄膜內聚力曲線與電池薄膜的產氣方程確定的實際受力曲線的交點確定軟包電池的密封壽命。本發明的軟包電池密封壽命的預測方法通過加速退化試驗來修正內聚力模型，提出了含有時間因子的修正內聚力模型，更符合實際情況。

技術領域

本發明涉及疲勞壽命預測的應用領域，特別是涉及一種軟包電池密封壽命的預測方法及系統。

背景技術

在當今的電池軟包領域，耐撕裂性能是軟包薄膜在實際使用中不可缺少的重要性能之一，撕裂強度可提供質量控制以及研究和開發所需的依據。測量耐撕裂性能的試驗方法很多，其中埃萊門多夫法和褲形撕裂法已被各先進國家普遍采用。埃萊門多夫法只適用于軟質的薄膜的測定，并已制定出了相應的國家標準。褲形撕裂法的適用范圍較為廣泛，可測定1mm以下的硬質、軟質及壓花塑料薄膜和薄片。

關于撕裂強度的測量試驗，大多都是瞬間撕裂試驗，以此得到臨界撕裂強度。對于薄膜任意時刻的撕裂強度和剩余撕裂強度沒有較為合適的測定方法。因此，基于時間因子的撕裂強度測量試驗方法有待進一步的考慮。

根據目前研究現狀，薄膜撕裂過程的模型評估方法有多種。常用的方法包括J積分法、虛擬裂紋閉合法、內聚力模型法、面積能量釋放率法等。目前對基于內聚力模型的薄膜瞬間撕裂粘結強度評估方法較多，已經有了較為成熟的理論體系。然而在軟包鋰離子電池實際應用中，密封邊的撕裂是一個十分緩慢的過程，考慮時間因素的方法仍有待完善。

發明內容

本發明的目的是提供一種軟包電池密封壽命的預測方法及系統，用來精確預測軟包電池密封壽命，提高了預測精度。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種軟包電池密封壽命的預測方法，包括：

根據薄膜分條疲勞加載試驗數據得到完全撕裂位移和內聚強度；

根據所述完全撕裂位移和內聚強度確定薄膜標準內聚力公式，其表達式為：其中，τ表示內聚力，G_c表示內聚強度，λ_c表示完全撕裂位移，λ表示撕裂位移；

根據薄膜分條加速退化試驗數據確定加載載荷-撕裂速度曲線；所述撕裂速度為加載時間—撕裂位移曲線的擬合斜率；

采用最小二乘法擬合所述加載載荷-撕裂速度曲線的斜率；

根據所述斜率與加載載荷確定撕裂強度退化率v＝Cτ₀，其中，v表示撕裂強度退化率，C表示加載載荷-撕裂速度曲線的擬合斜率，τ₀表示加載載荷；

根據所述撕裂強度退化率和所述薄膜標準內聚力確定直接撕裂階段的薄膜內聚力，其表達式為：其中，t表示時間，τ_max表示最大撕裂力；

根據電池薄膜的產氣壓力和溢膠區粘結面積確定電池實際受力：τ₀＝p_r·s，其中，p_r表示電池薄膜的產氣壓力，s表示溢膠區粘結面積；τ₀表示電池實際受力；

在同一坐標系，以時間為橫坐標，分別繪出直接撕裂階段的薄膜內聚力曲線與實際受力曲線；

確定兩條曲線的交點，所述交點的橫坐標即為軟包電池的密封壽命。

可選的，所述薄膜分條疲勞加載試驗數據通過以下方法獲得：

修剪分條：將分條末端剪去至長約40mm；