【技术实现步骤摘要】
本申请涉及锂离子动力电池外部结构设计，尤其涉及一种锂离子电池机械特性的分析方法及相关装置。
技术介绍
1、近年来了锂离子电池被认为是减少环境污染，降低能源消耗的一种有效途径，然而在成组结构中需要一定的外部支撑结构来固定锂离子电池的位置，不合适的支撑模式和初始支撑力是容量加速衰退的主要原因。过大的初始压力将引起颗粒相融、活性材料嵌入集流体、固相电解质膜破裂等损失。刚性支撑会引起较大的内聚应力导致活性材料破裂，从而引起容量加速衰退。洞悉机械引起的电化学损伤是电池微观特性诊断一种重要手段。如何确定锂离子电池的支撑则需要先明确不同支撑模式及初始预紧力对电池性能的影响，因此开发一套通用的测试方法则是十分重要的技术问题。
2、目前现有测试方法仅针对单一支撑模式，且支撑力集中在较宽的范围，对分析电-机械特性的相互影响关系的分析不利，这些研究未能给新开发的锂离子电池电-机械特性互相影响关系分析提供有效的思路。
技术实现思路
1、本申请提供了一种锂离子电池机械特性的分析方法及相关装置，用于基于不同支撑模式进行一系列电学-机械行为的实验，基于微分电压、膨胀位移和力曲线分析法建立了相变依赖的膨胀相图，有效将电化学相变反应和膨胀特性关联起来，为电池包的结构设计提供了有利依据。
2、有鉴于此，本申请第一方面提供了一种锂离子电池机械特性的分析方法，所述方法包括：
3、将待测电池置于由自由膨胀式装置和位移传感器构成的自由膨胀模拟实验平台使待测电池冷却后，并采集待测电池在不同充
4、将待测电池置于由恒位移装置和压力传感器构成的恒位移模拟实验平台，并施加初始预紧力后，采集待测电池在不同充电倍率下充放电过程中的状态信号，得到第二实验数据，其中，所述状态信号包括：电信号、机械信号、热信号；
5、从所述第一实验数据和所述第二实验数据中提取电学特征与力学参数，从而构建基于开路电压的微分膨胀相图；
6、从所述第一实验数据和所述第二实验数据中提取电学特征与应力之间的关系、以及机械特征与应力之间的关系；
7、基于所述电学特征与应力之间的关系、以及所述机械特征与应力之间的关系进行初始预紧力依赖性分析，得到不同初始预紧力下的电-机械特性的影响。
8、可选地，所述从所述第一实验数据和所述第二实验数据中提取电学特征与力学参数，从而构建基于开路电压的微分膨胀相图，具体包括：
9、从所述第一实验数据和所述第二实验数据中提取电学参数与力学参数，包括：电压、膨胀力、膨胀位移、电池容量；
10、对所述电学参数与力学参数进行微分处理得到待测电池的微分电压与容量曲线、微分膨胀位移与容量曲线、微分膨胀力与容量曲线，从而生成开路电压的微分膨胀相图。
11、可选地，所述电学特征与应力之间的关系，包括：
12、在0.15mpa和0.68mpa下的：最大可用容量qmax、0.5c倍率下的恒流倍率容量q0.5c@cc、1c倍率下的恒流恒压容量q1c@cccv、直流内阻dcr。
13、可选地，所述机械特征与应力之间的关系，包括：弹性模量e、应力松弛时间常数τrelax。
14、本申请第二方面提供一种锂离子电池机械特性的分析系统，所述系统包括：
15、第一实验单元，用于将待测电池置于由自由膨胀式装置和位移传感器构成的自由膨胀模拟实验平台使待测电池冷却后，并采集待测电池在不同充电倍率下充放电过程中的状态信号，得到第一实验数据；
16、第二实验单元，用于将待测电池置于由恒位移装置和压力传感器构成的恒位移模拟实验平台，并施加初始预紧力后，采集待测电池在不同充电倍率下充放电过程中的状态信号，得到第二实验数据，其中，所述状态信号包括：电信号、机械信号、热信号；
17、构建单元，用于从所述第一实验数据和所述第二实验数据中提取电学特征与力学参数，从而构建基于开路电压的微分膨胀相图；
18、提取单元，用于从所述第一实验数据和所述第二实验数据中提取电学特征与应力之间的关系、以及机械特征与应力之间的关系；
19、分析单元，用于基于所述电学特征与应力之间的关系、以及所述机械特征与应力之间的关系进行初始预紧力依赖性分析，得到不同初始预紧力下的电-机械特性的影响。
20、可选地，所述构建单元，具体用于：
21、从所述第一实验数据和所述第二实验数据中提取电学参数与力学参数，包括：电压、膨胀力、膨胀位移、电池容量；
22、对所述电学参数与力学参数进行微分处理得到待测电池的微分电压与容量曲线、微分膨胀位移与容量曲线、微分膨胀力与容量曲线，从而生成开路电压的微分膨胀相图。
23、可选地，所述电学特征与应力之间的关系，包括：
24、在0.15mpa和0.68mpa下的：最大可用容量qmax、0.5c倍率下的恒流倍率容量q0.5c@cc、1c倍率下的恒流恒压容量q1c@cccv、直流内阻dcr。
25、可选地，所述机械特征与应力之间的关系，包括：弹性模量e、应力松弛时间常数τrelax。
26、本申请第三方面提供一种锂离子电池机械特性的分析设备，所述设备包括处理器以及存储器：
27、所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
28、所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的锂离子电池机械特性的分析方法的步骤。
29、本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的锂离子电池机械特性的分析方法。
30、从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
31、本申请提供了一种锂离子电池机械特性的分析方法，首先，基于自由膨胀实验平台实施不同倍率充放电实验，在电池充放电过程中采集单体电池的电、机械、热等信号。其次，基于恒位移实验平台实施步进应力实验，对单体电池施加递增的初始预紧力，实施不同倍率充放电实验，采集单体电池的电、机械、热等信号。同时，基于两种实验平台，对单体电池进行递增soc点的电化学阻抗谱测试。最后，对不同支撑模式和初始预紧力下单体电池的电化学和机械特性进行分析，并提取应力相关的物理特征参数，如容量、内阻、膨胀应力、欧姆阻抗、界面阻抗等。明确了电池物理特征参数的初始预紧力依赖性性关系。该方法有效将电化学相变反应和膨胀特性关联起来，为电池包的结构设计提供了有利依据，且步骤简单，易于操作，且可靠性高，适用于电动汽车动力电池的成组应用。
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1.一种锂离子电池机械特性的分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池机械特性的分析方法，其特征在于，所述从所述第一实验数据和所述第二实验数据中提取电学特征与力学参数，从而构建基于开路电压的微分膨胀相图，具体包括：
3.根据权利要求1所述的锂离子电池机械特性的分析方法，其特征在于，所述电学特征与应力之间的关系，包括：
4.根据权利要求1所述的锂离子电池机械特性的分析方法，其特征在于，所述机械特征与应力之间的关系，包括：弹性模量E、应力松弛时间常数τrelax。
5.一种锂离子电池机械特性的分析系统，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的锂离子电池机械特性的分析系统，其特征在于，所述构建单元，具体用于：
7.根据权利要求5所述的锂离子电池机械特性的分析系统，其特征在于，所述电学特征与应力之间的关系，包括：
8.根据权利要求5所述的锂离子电池机械特性的分析系统，其特征在于，所述机械特征与应力之间的关系，包括：弹性模量E、应力松弛时间常数τrelax。
9.一种锂
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-4任一项所述的锂离子电池机械特性的分析方法。
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池机械特性的分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池机械特性的分析方法，其特征在于，所述从所述第一实验数据和所述第二实验数据中提取电学特征与力学参数，从而构建基于开路电压的微分膨胀相图，具体包括：
3.根据权利要求1所述的锂离子电池机械特性的分析方法，其特征在于，所述电学特征与应力之间的关系，包括：
4.根据权利要求1所述的锂离子电池机械特性的分析方法，其特征在于，所述机械特征与应力之间的关系，包括：弹性模量e、应力松弛时间常数τrelax。
5.一种锂离子电池机械特性的分析系统，其特征在于，包括：
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：李新，蒋维，王俊波，范心明，董镝，宋安琪，李国伟，张殷，唐琪，梁年柏，刘昊，陈绮琪，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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