[發明專利]一種鋰離子電池模組或電池包的膨脹力預測方法

有效

• 申請號: 202011532807.1
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112749497B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 楊強;龍鳳
• 申請（專利權）人: 廈門海辰儲能科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 廣州德科知識產權代理有限公司 44381
• 代理人: 林玉旋

本發明公開一種鋰離子電池模組或電池包的膨脹力預測方法，包括用不同抗變形能力的測試夾具，對單電芯在相同條件下進行循環膨脹力測試；計算所述不同抗變形能力的測試夾具在進行單電芯膨脹力時的剛度；獲取單電芯循環至EOL狀態時，不同夾具剛度下對應的膨脹力；擬合不同夾具剛度與單電芯EOL狀態時對應的膨脹力的關系曲線；計算鋰離子電池成組的剛度并帶入關系式中，得到在電池組的剛度條件下電池組在EOL狀態時的膨脹力輸入建模分析軟件，獲得電池組的膨脹力預測結果。本發明能夠準確有效的對電池組系統進行膨脹力預測，在電池組系統設計的初期即可對系統的膨脹力進行預測，并且在系統設計方案變更后需重新進行測試。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，特別是涉及一種鋰離子電池模組或電池包的膨脹力預測方法。

背景技術

鋰電池模組或電池包包括電芯、端板、側板等結構件組成，鋰電池在模組或電池包系統內，在循環過程中由于極片增厚的宏觀表現為電芯厚度尺寸增加的膨脹行為。對于不同的系統設計，由于其端板或電芯約束部件的抗變形能力存在差異，最終導致相同型號的電芯放在不同設計的系統里，其最終表現出的膨脹力或變形量存在差異。

目前鋰電池模組或電池包的膨脹力預測方式，通常采用直接對整個鋰電池模組或電池包進行系統層級的膨脹力測試。這種方法存在的缺陷為：無法在系統設計的初期對系統的膨脹力進行預測；系統設計方案變更后需重新進行測試。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種鋰離子電池模組或電池包的膨脹力預測方法，能夠準確有效的對電池組系統進行膨脹力預測，在電池組系統設計的初期即可對系統的膨脹力進行預測，實現強度可靠性評估，并且在系統設計方案變更后不需要重新進行測試。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種鋰離子電池模組或電池包的膨脹力預測方法，包括步驟：

S10,利用不同抗變形能力的測試夾具，對單電芯在相同條件下進行循環膨脹力測試；

S20,采用有限元方法計算所述不同抗變形能力的測試夾具在進行單電芯膨脹力時的剛度；

S30,根據步驟S10的測試結果，獲取單電芯循環至EOL狀態時，不同夾具剛度下對應的膨脹力；

S40,根據步驟S30的結果擬合不同夾具剛度與單電芯EOL狀態時對應的膨脹力的關系曲線；

S50,采用有限元方法計算鋰離子電池成組的剛度；

S60,將所得到的鋰離子電池成組的剛度帶入步驟S40得到的關系式中，得到在電池組的剛度條件下電池組在EOL狀態時的膨脹力；

S70,將步驟S60得到的在電池組的剛度條件下電池組在EOL狀態時的膨脹力輸入建模分析軟件，根據評估電池組的強度可靠性，獲得電池組的膨脹力預測結果。

進一步的是，采用有限元方法計算所述不同抗變形能力的測試夾具在進行單電芯膨脹力時的剛度K_cell：

在有限元計算中根據設定的電芯膨脹率α_cell，提取與膨脹率對應的電芯膨脹力F_cell，從而構建電芯膨脹率α_cell與膨脹力F_cell之間的關系曲線；

通過數據擬合得到關系曲線的關系式：F_cell＝K_cell*α_cell；

其中，α_cell為電芯膨脹率，F_cell為與膨脹率對應的電芯膨脹力，K_cell即為該電芯測試夾具的剛度。