(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221083426 5.6 (22)申请日 2022.07.14 (71)申请人 厦门海辰新能源科技有限公司 地址 361006 福建省厦门市厦门火炬高新 区 （同翔） 产业基地布塘中路11号5#综 合楼201-1 (72)发明人 钟德良　吴长风　李奇　周宣　 张男　 (74)专利代理 机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11201 专利代理师 欧阳高凤 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/02(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 预测电池循环寿命及膨胀力的方法及其用 途 (57)摘要 本发明公开了预测电池循环寿命及膨胀力 的方法及其用途。 该方法包括： 获取极片和 隔膜 的材料参数， 建立基础仿真模型； 对多个电池进 行充放电循环测试， 得到不同循环圈数下对应的 电池容量衰减率数据和电池膨胀力数据， 拆解电 池， 得到不同循环圈数下对应的极片厚度数据； 建立电池膨胀工况仿真模型； 校正电池膨胀工况 仿真模型的输出结果； 根据得到的仿真数据获得 循环圈数 ‑电池膨胀力的拟合关系式和循环圈 数‑电池容量衰减率的拟合关系式； 基于得到的 拟合关系式预测电池容量衰减至第一预设阈值 时对应的循环圈数和电池膨胀力值， 和/或， 预测 电池膨胀力值增加至第二预设阈值时对应的循 环圈数和电池容量衰减率。 该方法可以预测电池 循环寿命及膨胀力。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 115077622 A 2022.09.20 CN 115077622 A 1.一种预测电池循环寿命及膨胀力的方法， 其特 征在于， 包括： (1)获取极片和隔膜的材料参数， 建立基础仿真模型， 所述基础仿真模型包括拉伸和压 缩工况、 以及电池平压 工况和电池挤压 工况； (2)对多个电池进行充放电循环测试， 得到不同循环圈数下对应的电池容量衰减率数 据和电池膨胀力数据， 对循环测试完成后的电池进行拆解， 得到不同循环圈数下对应的极 片厚度数据； (3)基于所述基础仿真模型和步骤(2)得到的数据， 建立电池膨胀工况仿真模型； (4)基于所述电池膨胀工况仿真模型， 输出不同载荷下的极片层间接触力仿真数据、 极 片位移仿 真数据、 极片 应变仿真数据、 电池膨胀力仿 真数据和极片厚度仿 真数据， 并根据步 骤(2)得到的相同循环圈数下对应的电池膨胀力数据和极片厚度数据对所述电池膨胀工况 仿真模型的输出 结果进行 校正； (5)对比步骤(2)得到的极片厚度数据和所述电池膨胀工况仿真模型输出的极片厚度 仿真数据， 将电池循环圈数与所述载荷对应起来， 得到循环圈数 ‑电池膨胀力仿真数据、 循 环圈数‑电池容量衰减率数据， 并根据得到的仿真数据获得循环圈数 ‑电池膨胀力的拟合关 系式和循环圈数 ‑电池容量衰减率的拟合关系式； (6)基于得到的拟合关系式预测电池容量衰减至第 一预设阈值 时对应的循环圈数和电 池膨胀力值； 和/或， 预测电池膨胀力值增加至第二预设阈值时对应的循环圈数和电池容量 衰减率。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤(1)中， 获取极片和隔膜的材料参数包 括： 对多个极片和多个隔膜进行压缩、 拉伸、 平压测试和电池挤压测试， 得到针对所述极片 和所述隔膜的力 ‑位移曲线、 应力 ‑应变曲线、 变形 数据。 3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 步骤(1)还包括： 对所述基础仿真模型 进行校正， 对所述基础仿真模型进行 校正包括： (1‑1)基于所述基础仿真模型输出所述极片和所述隔膜在不同工况下的力 ‑位移仿真 曲线、 应力 ‑应变仿真曲线、 仿真变形 数据； (1‑2)对多个极片和多个隔膜进行压缩、 拉伸、 平压测试和电池挤压测试， 得到针对所 述极片和所述隔膜的力 ‑位移曲线、 应力 ‑应变曲线、 变形 数据； (1‑3)比较步骤(1 ‑2)得到的测试结果和步骤(1 ‑1)得到的仿真结果， 并基于比较结果 对所述基础仿真模型进行 校正。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述极片包括负极片和/或正极片。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤(2)中， 所述充放电循环测试在 ‑30℃ ～60℃下进行； 任选地， 步骤(2)中， 所述充放电循环测试的循环圈数不大于20 00圈； 任选地， 步骤(2)中， 在所述电池表面 放置应变片， 以便得到所述电池膨胀力数据。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤(4)中， 所述不同载荷通过对所述极片 或所述电池施力实现； 或者， 所述不同载荷通过对所述极片或所述电池的温度进行调控实 现， 通过改变所述极片或所述电池的温度模拟极片或电池的受力变化。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤(5)还包括： 基于所述电池膨胀工况仿 真模型对得到的两个拟合关系式进行 校正。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115077622 A 28.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤(5)中， 所述循环圈数 ‑电池膨胀力的 拟合关系式与所述循环圈数 ‑电池容量衰减率的拟合关系式分别独立地为线性函数或非线 性函数； 任选地， 步骤(5)中， 所述循环 圈数‑电池膨胀力的拟合关系式为y1＝ax+b； 和/或， 所述 循环圈数 ‑电池容量衰减率的拟合关系式为y2＝cx+d， 其中， y1为电池的膨胀力， y2为电池容 量衰减率， x为循环圈数， a、 b、 c、 d均为非零常数。 9.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤(6)中， 基于电池膨胀力值得到电池的 膨胀率， 任选地， 步骤(6)中， 所述第一预设阈值为电池原始容量的30％～35％， 所述第二预设 阈值对应的电池膨胀率 为10％～ 20％； 任选地， 步骤(6)中， 所述电池容量衰减至 所述第一预设阈值时对应的循环圈数为N1， 所 述电池膨胀力值增加至第二预设阈值时对应的循环圈数为N2， 所述电池的循环寿命为N， N ＝min(N1， N2)。 10.权利要求1 ‑9中任一项所述的方法在预测电池使用寿命和/或电池结构设计中的用 途。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115077622 A 3