一种电池极片变形损伤测试方法及装置与流程

本申请属于电池，特别涉及一种电池极片变形损伤测试方法及装置。

背景技术：

1、在电池的制造和使用过程中，极片会受到各种外力的作用，如挤压、弯曲、拉伸等，这些外力可能会导致极片的变形和损伤，从而影响电池的性能和安全性。目前的电池极片变形和损伤的计算方法主要是通过对电池进行破坏性试验，然后通过ct断层扫描技术得出极片的变形和损伤情况。然而，这种方法都存在一定的局限性，实验测量方法无法实现实时监测极片的变形和损伤情况。

技术实现思路

1、发明目的：本申请实施例提供一种电池极片变形损伤测试方法及装置，旨在克服无法实时表征电池极片的变形和损伤情况的技术问题。

2、技术方案：本申请实施例所述的一种电池极片变形损伤测试方法，包括：

3、建立挤压工况下的电池有限元模型，并基于所述电池有限元模型对极组沿厚度方向进行分层，以形成多个单元极组；

4、对所述单元极组进行复合材料建模，以获取复合材料模型；

5、获取所述单元极组中各组分材料沿多个方向的应力应变曲线信息；

6、基于所述单元极组中各组分材料沿多个方向的应力应变曲线信息，以及所述复合材料模型和所述电池有限元模型，获取不同位置极片的变形云图，以通过所述变形云图表征所述极片的变形损伤。

7、在一些实施例中，所述电池有限元模型包括电芯模型和挤压头模型，所述挤压头模型被配置为模拟所述电芯模型所对应的挤压工况。

8、在一些实施例中，所述基于所述电池有限元模型对极组沿厚度方向进行分层，以形成多个单元极组，包括：

9、沿所述厚度方向，将所述极组平均切分成n等份，每一等份确定为一个所述单元极组，满足：n≥10。

10、在一些实施例中，所述对所述单元极组进行复合材料建模，以获取复合材料模型，包括：

11、获取所述单元极组中各组分材料分布顺序、厚度和名称信息，以输入所述复合材料模型。

12、在一些实施例中，所述获取所述单元极组中各组分材料沿多个方向的应力应变曲线信息，包括：

13、对所述组分材料进行挤压测试，获取该所述组分材料的挤压力位移曲线信息；

14、基于所述挤压力位移曲线信息，获取挤压应力应变曲线信息；

15、对所述组分材料的样件进行拉伸测试，获取该所述组分材料的拉力位移曲线信息；

16、基于所述拉力位移曲线信息，获取拉伸应力应变曲线信息。

17、在一些实施例中，所述对所述组分材料进行挤压测试，获取该所述组分材料的挤压力位移曲线信息，包括：

18、沿所述厚度方向，将多个相同所述组分材料进行叠放，采用挤压件沿所述厚度方向对多个相同所述组分材料进行挤压测试，获取所述挤压力位移曲线信息。

19、在一些实施例中，所述基于所述挤压力位移曲线信息，获取挤压应力应变曲线信息，包括：

20、通过以下公式获取所述挤压应力应变曲线信息：

21、ε1＝δt/t0；

22、σ1＝f/s；

23、其中，t0为所述组分材料压缩前的初始厚度，δt为所述组分材料的压缩变形量，ε1为所述组分材料的挤压应变，s为所述组分材料受压面积，f为所述组分材料测试过程中的挤压力，σ1为所述组分材料单位面积上的挤压应力。

24、在一些实施例中，所述对所述组分材料的样件进行拉伸测试，获取该所述组分材料的拉力位移曲线信息，包括：

25、获取所述组分材料的所述样件，标定所述样件的两端为夹持部，沿所述极组的长度方向，向两侧拉动所述夹持部，以对所述组分材料的所述样件进行拉伸测试，获取所述拉力位移曲线信息。

26、在一些实施例中，所述基于所述拉力位移曲线信息，获取拉伸应力应变曲线信息，包括：

27、通过以下公式得到所述拉伸应力应变曲线信息：

28、ε2＝δl/l0；

29、a＝(h*a*l0)/(δl+l0)；

30、σ2＝t/a；

31、其中，l0为所述样件拉伸前初始长度，δl为所述样件的拉伸位移，ε2为所述样件的拉伸应变，h为所述样件的宽度，a为单个所述样件的厚度，a为所述样件拉伸过程中横截面积，t为所述样件测试过程中的拉力，σ2为所述样件的拉伸应力。

32、一种电池极片变形损伤测试装置，包括：

33、第一构建模块，用于建立挤压工况下的电池有限元模型，并基于所述电池有限元模型对极组沿厚度方向进行分层，以形成多个单元极组；

34、第二构建模块，用于对所述单元极组进行复合材料建模，以获取复合材料模型；

35、应力应变实验模块，用于获取所述单元极组中各组分材料沿多个方向的应力应变曲线信息；

36、变形损伤测试模块，用于基于所述单元极组中各组分材料沿多个方向的应力应变曲线信息，以及所述复合材料模型和所述电池有限元模型，获取不同位置极片的变形云图，以通过所述变形云图表征所述极片的变形损伤。

37、有益效果：本申请实施例的电池极片变形损伤测试方法，包括：建立挤压工况下的电池有限元模型，并基于电池有限元模型对极组沿厚度方向进行分层，以形成多个单元极组；对单元极组进行复合材料建模，以获取复合材料模型；获取单元极组中各组分材料沿多个方向的应力应变曲线信息；基于单元极组中各组分材料沿多个方向的应力应变曲线信息，以及复合材料模型和电池有限元模型，获取不同位置极片的变形云图，以通过变形云图表征极片的变形损伤。通过建立挤压工况下的电池有限元模型和复合材料模型，可以对电池受压情况进行仿真，计算并输出电池极片不同位置的变形云图，实时表征电池极片的变形和损伤情况。

技术特征：

1.一种电池极片变形损伤测试方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电池极片变形损伤测试方法，其特征在于，所述电池有限元模型包括电芯模型和挤压头模型，所述挤压头模型被配置为模拟所述电芯模型所对应的挤压工况。

3.根据权利要求1所述的电池极片变形损伤测试方法，其特征在于，所述基于所述电池有限元模型对极组沿厚度方向进行分层，以形成多个单元极组，包括：

4.根据权利要求1所述的电池极片变形损伤测试方法，其特征在于，所述对所述单元极组进行复合材料建模，以获取复合材料模型，包括：

5.根据权利要求1所述的电池极片变形损伤测试方法，其特征在于，所述获取所述单元极组中各组分材料沿多个方向的应力应变曲线信息，包括：

6.根据权利要求5所述的电池极片变形损伤测试方法，其特征在于，所述对所述组分材料进行挤压测试，获取所述组分材料的挤压力位移曲线信息，包括：

7.根据权利要求5所述的电池极片变形损伤测试方法，其特征在于，所述基于所述挤压力位移曲线信息，获取挤压应力应变曲线信息，包括：

8.根据权利要求5所述的电池极片变形损伤测试方法，其特征在于，所述对所述组分材料的样件进行拉伸测试，获取所述组分材料的拉力位移曲线信息，包括：

9.根据权利要求5所述的电池极片变形损伤测试方法，其特征在于，所述基于所述拉力位移曲线信息，获取拉伸应力应变曲线信息，包括：

10.一种电池极片变形损伤测试装置，其特征在于，包括：

技术总结本申请公开了一种电池极片变形损伤测试方法及装置，属于电池技术领域，该电池极片变形损伤测试方法，包括：建立挤压工况下的电池有限元模型，并基于电池有限元模型对极组沿厚度方向进行分层，以形成多个单元极组；对单元极组进行复合材料建模，以获取复合材料模型；获取单元极组中各组分材料沿多个方向的应力应变曲线信息；基于单元极组中各组分材料沿多个方向的应力应变曲线信息，复合材料模型和电池有限元模型，获取不同位置极片的变形云图，以通过变形云图表征极片的变形损伤。通过建立挤压工况下的电池有限元模型和复合材料模型，可以对电池受压情况进行仿真，计算并输出电池极片不同位置的变形云图，实时表征电池极片的变形和损伤情况。技术研发人员：祝茂宇,刘飞,何见超,李强受保护的技术使用者：蜂巢能源科技（无锡）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18