【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，尤其是指一种锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法及应用。
技术介绍
1、近年来，电池技术与电池管理系统地发展促进了锂电池在电动汽车、储能等领域广泛应用。然而锂电池热失控事故却频频发生，热失控事故通常会在短时间内释放大量的能量，造成严重的财务损失甚至人员伤亡，这严重制约了锂电池相关行业发展。热失控的主要诱因之一是电池正负极隔膜损伤引起的电池内短路isc(internal short circuit)。内短路从产生到最终发展到热失控要经历前中后期三个阶段，当内短路处于后期阶段，电池端电压明显下降，温度会急剧上升，预留的安全时间极短，极易造成热失控，因此必须在此之前即内短路前中期检测到内短路。
2、锂离子电池隔膜是电池内部至关重要的组件之一，隔膜的主要作用是分隔电池的正，负极，防止两极接触而短路，以及使电解质离子通过。锂离子电池早期内短路可能来自隔膜的现有微小裂纹，随着内短路的进一步发展，最后将引起热失控。
3、当前的研究主要针对隔膜在机械滥用下的破裂问题，而对于现有隔膜的损伤如何进一步的扩展则暂时缺乏关注。且现有的内短路程度预测是基于锂离子隔膜扩散能力来进行的；现有的隔膜扩散能力检测方法，首先获得锂电池的隔膜灰度图像；使用算法检测提取隔膜孔隙的连通域结构，计算连通域结构的扁圆率；根据扁圆率、连通域结构形状以及灰度分布特征获得连通域结构的孔隙闭合度；根据连通域结构坐标获得不同的连通域簇，根据连通域簇中不同连通域结构位置差异和孔隙闭合度获得表面差异性；根据不同连通域结构的位置差异、表面差异性
4、综上，当前用于进行内短路程度预测的隔膜扩散能力检测方法争对于锂电池隔膜的扩散能力进行计算，通过阈值计算来判定其扩散能力的强弱，这在初期对于筛选隔膜种类存在一定的可靠性，而对于实际充放电过程中，锂电池隔膜产生裂纹后的扩展状态没有做出解释。在充放电过程中，锂电池隔膜会因为大电流的灼伤，锂枝晶的产生而出现裂纹，并且随着充放电次数的增加，裂纹会逐渐增多，裂纹大小也会逐渐增长。伴随着电流的增大，锂电池的温度也会升高，而对于不同电流、温度下隔膜扩散能力的检测并没有做出解释，因此利用此种锂电池隔膜扩散能力检测法无法得出实际工况下的锂电池隔膜扩散能力，以及隔膜裂纹扩展的变化。
5、综上所述，现有的隔膜扩散能力检测方法，由于其检测精度受电流及温度的影响，而锂电池在实际工况下的电流及温度是变化的，所以现有方法无法检测锂电池在实际工况下的隔膜扩散能力。且隔膜扩散能力与隔膜裂纹长度成正比，现有方法无法根据隔膜扩散能力预测出准确的隔膜裂纹长度，进而无法推算出准确的内短路程度，也无法准确预测电池热失控产生的时间。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中由于隔膜扩散能力的检测受电流、温度的影响，导致无法准确测量实际工况下的隔膜扩散能力，进而无法获取准确的隔膜裂纹长度，导致电池内短路程度预测不准确的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法，包括：
3、基于锂离子电池内隔膜上不同的初始裂纹长度，仿真锂离子电池的数学模型进行充放电，获取不同初始裂纹长度对应的基于锂离子电池中隔膜两端应力值与电解液温度值的裂纹长度增长速率关系式，包括：
4、预设锂离子电池内隔膜上的初始裂纹长度，利用comsol，仿真锂离子电池的数学模型；所述数学模型包括正极区域、负极区域、电解液与隔膜；
5、设置不同大小的工作电流，对锂离子电池的数学模型进行充放电；利用comsol的后处理能力，获取充放电过程中，不同工作电流对应的隔膜两端的应力值，得到电流应力关系曲线；
6、利用热电偶采集不同工作电流对应的锂离子电池的电解液温度，获取电流温度关系曲线；
7、获取不同工作电流下对应的等效漏电阻，基于裂纹长度增长速率与等效漏电阻的负相关关系，获取隔膜裂纹长度增长速度与等效漏电阻的关系曲线；
8、基于所述电流应力关系曲线、所述电流温度关系曲线，以及所述隔膜裂纹长度增长速度与等效漏电阻的关系曲线，获取初始裂纹长度下，基于锂离子电池中隔膜两端应力值与电解液温度值的裂纹长度增长速率关系式；
9、获取待检测锂离子电池的初始裂纹长度，选取对应的裂纹长度增长速率关系式，将待检测锂离子电池中隔膜两端应力值与电解液温度值带入对应的裂纹长度增长速率关系式中，获取待检测锂离子电池的裂纹长度增长速率；
10、基于待检测锂离子电池的裂纹长度增长速率，获取预设时间间隔内的裂纹增长长度；基于待检测锂离子电池的初始裂纹长度和预设时间间隔内的裂纹增长长度，获取待检测锂离子电池在预设时间间隔结束时的预测裂纹长度。
11、在本专利技术的一个实施例中，当初始裂纹长度为5㎜时，对应的裂纹长度增长速率关系式，表示为：
12、
13、其中，表示裂纹增长速度，k表示隔膜两端的应力值，t表示待检测锂离子电池内部的电解液温度值。
14、在本专利技术的一个实施例中，当初始裂纹长度为10㎜时，对应的裂纹长度增长速率关系式，表示为：
15、
16、其中，表示裂纹增长速度，k表示隔膜两端的应力值，t表示待检测锂离子电池内部的电解液温度值。
17、在本专利技术的一个实施例中，当初始裂纹长度为15㎜时，对应的裂纹长度增长速率关系式，表示为：
18、
19、其中，表示裂纹增长速度，k表示隔膜两端的应力值，t表示待检测锂离子电池内部的电解液温度值。
20、在本专利技术的一个实施例中，所述获取待检测锂离子电池的裂纹长度增长速率后，还包括预测热失控产生时间，其包括：
21、初始化时间间隔为0，基于裂纹长度增长速率，按照预设步长增加时间间隔，更新裂纹长度，直至更新后的裂纹长度超过长度阈值，则将该裂纹长度所对应的时间间隔，作为热失控产生时间。
22、在本专利技术的一个实施例中，所述获取待检测锂离子电池的裂纹长度增长速率后，还包括：
23、根据裂纹长度增长速率，按照预设增长速率与内短路发展趋势对照关系，获取待检测锂离子电池内短路发展趋势。
24、在本专利技术的一个实施例中，还包括根据待检测锂离子电池的自放电率与恒压充电时间，预测待检测锂离子电池的当前内短路程度。
25、在本专利技术的一个实施例中，所述不同大小的电流是通过分别为所述正极区域与所述负极区域设置不同大小的电流密度实现的。
26、在本专利技术的一个实施例中，所述裂纹长度增长速率与等效漏电阻的负相关关系，表示为：
27、
28、其中，risc表示锂离子电池的等效漏电阻；l表示裂纹长度，δt表示时间间隔。
29、本专利技术实施例还提供了一种如上述所述的锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法在隔膜扩散能力检测领域中的应用。
30、本专利技术的上述技术方案相比本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法，其特征在于，当初始裂纹长度为5㎜时，对应的裂纹长度增长速率关系式，表示为：
3.根据权利要求1所述的锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法，其特征在于，当初始裂纹长度为10㎜时，对应的裂纹长度增长速率关系式，表示为：
4.根据权利要求1所述的锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法，其特征在于，当初始裂纹长度为15㎜时，对应的裂纹长度增长速率关系式，表示为：
5.根据权利要求1所述的锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法，其特征在于，所述获取待检测锂离子电池的裂纹长度增长速率后，还包括预测热失控产生时间，其包括：
6.根据权利要求1所述的锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法，其特征在于，所述获取待检测锂离子电池的裂纹长度增长速率后，还包括：
7.根据权利要求1所述的锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法，其特征在于，还包括根据待检测锂离子电池的自放电率与恒压充电时间，预测待检测锂离子电池的当前内短路程度。
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9.根据权利要求1所述的锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法，其特征在于，所述裂纹长度增长速率与等效漏电阻的负相关关系，表示为：
10.一种如权利要求1至9任一项所述的锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法在隔膜扩散能力检测领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法，其特征在于，当初始裂纹长度为5㎜时，对应的裂纹长度增长速率关系式，表示为：
3.根据权利要求1所述的锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法，其特征在于，当初始裂纹长度为10㎜时，对应的裂纹长度增长速率关系式，表示为：
4.根据权利要求1所述的锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法，其特征在于，当初始裂纹长度为15㎜时，对应的裂纹长度增长速率关系式，表示为：
5.根据权利要求1所述的锂离子电池内隔膜裂纹长度预测方法，其特征在于，所述获取待检测锂离子电池的裂纹长度增长速率后，还包括预测热失控产生时间，其包括：
6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓业林，侯刘宾，许明辉，丁康，张勇，白玉兰，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
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