CN113985293B - 锂离子电池膨胀率预测方法和装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电池技术领域，公开了一种锂离子电池膨胀率预测方法和装置、电子设备及存储介质，包括分别对电池各构件在充放电状态下压缩，获取各构件受电池膨胀力时厚度变化值，其中各构件包括电池单体和填充物；获取测试夹具刚度，根据测试夹具刚度获取受膨胀力时测试夹具相夹两端间的夹具变形量；根据各构件厚度变化值、夹具变形量、以及膨胀量的预设关系，获取电池膨胀力在不同充放电状态下预设曲线；获取在预设条件下电池单体所受膨胀力在不同充放电状态下测得的测试曲线；根据电池单体的膨胀量对应膨胀率在不同充放电状态下建立的预设关系函数、以及预设曲线和测试曲线，获取电池单体的膨胀率，本申请预测方法能精准预测锂离子电池的膨胀率。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其涉及锂离子电池膨胀率预测方法和装置、电子设备及存储介质。
背景技术
锂离子电池单体由正极片、负极片、隔膜和电解液等构件组成，在充放电循环过程中，由于锂离子不断嵌入和脱出等原因，正负极片的厚度均有不同程度的增加，在宏观上表现为锂离子电池单体厚度方向尺寸增加的膨胀行为。锂离子电池单体、端板、侧板和填充物等结构件组成锂离子电池模组或锂离子电池包，对于相同的锂离子电池单体，由于锂离子电池模组或电池包设计形式的不同，导致锂离子电池单体两侧的约束部件的抗变形能力存在差异，此外泡棉等填充物的厚度和刚度也可能存在差异，导致相同的锂离子电池单体装配在不同的模组或电池包中，最终表现出的膨胀力和膨胀率存在明显差异，最终影响锂离子电池单体的寿命和电性能；如果能准确预测锂离子电池单体在模组或电池包约束条件下的膨胀率，可以帮助模组和电池包的结构设计，优化电池单体的预紧力和提升电池的寿命和电性能。
目前锂离子电池单体的膨胀率预测方式，通常是直接将锂离子电池固定在测试夹具中进行充放电循环，测量在充放电循环过程中电池单体的变形量，从而计算锂离子电池单体的膨胀率，但是这种预测方式较为简单，预测精度较差。
发明内容
本申请的目的在于提供一种锂离子电池膨胀率预测方法和装置、电子设备及存储介质，该锂离子电池膨胀率预测方法能精准预测锂离子电池单体的膨胀率和充放电循环次数及荷电状态之间的关系。
为解决上述技术问题，本申请的第一方面提供了一种锂离子电池膨胀率预测方法，包括：分别对待预测锂离子电池的各构件在测试充放电状态下进行压缩测试，计算各构件受电池膨胀力时厚度变化值，其中各构件至少包括电池单体和填充物；获取测试夹具的刚度，根据所述测试夹具的刚度计算受电池膨胀力时所述测试夹具相夹两端间的夹具变形量；根据所述各构件的所述厚度变化值、所述夹具变形量、以及由所述电池膨胀力产生的膨胀量的预设几何关系，计算所述电池膨胀力在不同的测试充放电状态下的预设关系曲线；获取在预设条件下所述电池单体所受测试膨胀力在不同充放电状态下测得的测试关系曲线；以及根据所述电池单体的膨胀量对应膨胀率在所述不同测试充放电状态下建立的预设关系函数、以及所述预设关系曲线和所述测试关系曲线，获取所述电池单体的膨胀率预测结果。
在第一方面的实施例中，所述根据所述电池单体的膨胀量对应膨胀率在所述不同测试充放电状态下建立的预设关系函数、以及所述预设关系曲线和所述测试关系曲线，获取所述电池单体的膨胀率预测结果，具体包括：根据所述预设关系曲线和所述测试关系曲线计算标准差值；根据由所述电池单体的膨胀量对应膨胀率在所述不同测试充放电状态下建立的关系函数，获取所述标准差值小于基准阈值时的膨胀率预测结果。
在第一方面的实施例中，所述根据由所述电池单体的膨胀量对应膨胀率在所述不同测试充放电状态下建立的关系函数，获取所述标准差值小于基准阈值时的膨胀率预测结果，包括：由所述电池单体的膨胀量对应膨胀率在所述不同测试充放电状态下建立关系函数，以所述关系函数为设计变量使得所述标准差值减小，获取所述标准差值小于基准阈值时的膨胀率预测结果。
在第一方面的实施例中，所述以所述关系函数为设计变量使得所述标准差值减小，获取所述标准差值小于基准阈值时的膨胀率预测结果，包括：将所述关系函数进行迭代计算，获取当所述标准差值小于基准阈值时的膨胀率预测结果。
在第一方面的实施例中，所述预设几何关系为△Hsystem＝△Hcell+△Hfoam+Hcell·α，其中△Hsystem为所述测试夹具相夹两端间的夹具变形量，△Hcell为所述电池单体受电池膨胀力时厚度变化值，△Hfoam为所述填充物受电池膨胀力时厚度变化值，Hcell为所述电池单体初始厚度，α为所述电池单体膨胀率。
在第一方面的实施例中，所述测试充放电状态包括充放电循环次数N和电池单体的荷电状态SOC。
在第一方面的实施例中，所述预设条件包括所述电池单体处于相同的温湿度和充放电倍率。
在第一方面的实施例中，所述分别对待预测锂离子电池的各构件在测试充放电状态下进行压缩测试，计算所述各构件受电池膨胀力时厚度变化值，包括：分别对待预测锂离子电池的各构件在测试充放电状态下进行压缩测试，获取所述各构件的压力-位移曲线，根据所述压力-位移曲线计算所述各构件的应力-应变曲线，根据所述各构件的应力-应变曲线，计算所述各构件受电池膨胀力时厚度变化值。
在第一方面的实施例中，所述获取测试夹具的刚度，根据所述测试夹具的刚度计算受电池膨胀力时所述测试夹具相夹两端间的夹具变形量，包括：使用有限元方法计算测试夹具的刚度，获取所述测试夹具的夹具变形量与所述电池膨胀力的关系曲线，根据所述关系曲线和所述电池膨胀力获取所述夹具变形量。
在第一方面的实施例中，所述基准阈值为5％。
本申请的第二方面提供了一种锂离子电池的膨胀率预测装置，包括：
第一计算模块，用于对待预测锂离子电池的各构件在测试充放电状态下进行压缩测试时计算各构件受电池膨胀力时厚度变化值，其中各构件至少包括电池单体和填充物；
第二计算模块，用于根据获取的测试夹具的刚度计算受电池膨胀力时所述测试夹具相夹两端间的夹具变形量；
第三计算模块，用于根据所述各构件的所述厚度变化值、所述夹具变形量、以及由所述电池膨胀力产生的膨胀量的预设几何关系，计算所述电池膨胀力在不同的测试充放电状态下的预设关系曲线；
第一获取模块，用于获取在预设条件下所述电池单体所受测试膨胀力在不同充放电状态下测得的测试关系曲线；以及
第二获取模块，用于根据所述电池单体的膨胀量对应膨胀率在所述不同测试充放电状态下建立的预设关系函数、以及所述预设关系曲线和所述测试关系曲线，获取所述电池单体的膨胀率预测结果。
本申请的第三方面提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的锂离子电池膨胀率预测方法。
本申请的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行上述的锂离子电池膨胀率预测方法。
本申请实施例相对于现有技术而言，本申请方法能精准预测电池的膨胀率和充放电循环次数及荷电状态之间的关系。
附图说明
图1显示为本申请第一实施例中锂离子电池膨胀率预测方法的具体流程示意图；
图2显示为本申请第一实施例中各构件变形量的预设几何关系的结构示意图；
图3显示为本申请第三实施例的电子设备的示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用系统，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用系统，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面以附图为参考，针对本申请的实施例进行详细说明，以便本申请所属技术领域的技术人员能够容易地实施。本申请可以以多种不同形态体现，并不限定于此处说明的实施例。
为了明确说明本申请，省略与说明无关的器件，对于通篇说明书中相同或类似的构成要素，赋予了相同的参照符号。
在通篇说明书中，当说某器件与另一器件“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。另外，当说某种器件“包括”某种构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非将其它构成要素排除在外，而是意味着可以还包括其它构成要素。
当说某器件在另一器件“之上”时，这可以是直接在另一器件之上，但也可以在其之间伴随着其它器件。当对照地说某器件“直接”在另一器件“之上”时，其之间不伴随其它器件。
虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一接口及第二接口等描述。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
此处使用的专业术语只用于言及特定实施例，并非意在限定本申请。此处使用的单数形态，只要语句未明确表示出与之相反的意义，那么还包括复数形态。在说明书中使用的“包括”的意义是把特定特性、区域、整数、步骤、作业、要素及/或成份具体化，并非排除其它特性、区域、整数、步骤、作业、要素及/或成份的存在或附加。
表示“下”、“上”等相对空间的术语可以为了更容易地说明在附图中图示的一器件相对于另一器件的关系而使用。这种术语是指，不仅是在附图中所指的意义，还包括使用中的装置的其它意义或作业。例如，如果翻转附图中的装置，曾说明为在其它器件“下”的某器件则说明为在其它器件“上”。因此，所谓“下”的示例性术语，全部包括上与下方。装置可以旋转90°或其它角度，代表相对空间的术语也据此来解释。
虽然未不同地定义，但包括此处使用的技术术语及科学术语，所有术语均具有与本申请所属技术领域的技术人员一般理解的意义相同的意义。普通使用的字典中定义的术语追加解释为具有与相关技术文献和当前提示的内容相符的意义，只要未进行定义，不得过度解释为理想的或非常公式性的意义。
目前锂离子电池单体的膨胀率预测方式，可以直接计算得到电池单体的膨胀率，但也存在以下缺陷：
1)没有充分考虑测试夹具的刚度对电池单体膨胀率的影响。
锂离子电池单体的膨胀率受到单体两侧预紧力大小的影响，测试夹具的刚度和约束形式不同，电池单体两侧的预紧力大小也会不同，进而影响电池单体的膨胀率。
2)没有充分考虑锂离子电池单体自身受压变形的影响。
锂离子电池单体宏观上表现出的厚度H＝H0+△H-δ，其中H0为电池单体的初始厚度，△H为电池单体膨胀变形增加的厚度，δ为电池单体因为收到两侧预紧压力产生的变形量。
3)没有充分考虑泡棉等填充物吸收变形对电池单体膨胀率的影响。
锂离子电池模组或锂离子电池包结构中，为了吸收电池单体的膨胀变形，通常会在电池单体之间或单体外侧添加泡棉等填充物。填充物的位置、刚度、厚度与电池单体膨胀率测试中的填充物会存在区别，从而影响电池单体的膨胀率预测精度。
针对上述的缺陷，本申请的第一实施例涉及一种锂离子电池膨胀率预测方法，本申请膨胀率预测方法使用不同的测试夹具对锂离子电池单体在相同条件下进行充放电循环时电池单体膨胀率和膨胀力的测试；计算不同的测试夹具刚度、电池单体刚度、泡棉等填充物刚度；使用不同的拟合函数表征锂离子电池单体膨胀率与充放电循环次数和锂离子电池单体的荷电状态(State of Charge，SOC)之间的关系；根据受力平衡方程和材料本构方程计算得到不同拟合函数对应的电池膨胀率和膨胀力，将计算得到的膨胀率和膨胀力与测试结果进行比对；通过寻优算法不断优化计算和测试得到的膨胀率与膨胀率之间的偏差，得到合适的锂离子电池单体膨胀率与充放电循环次数N和荷电状态SOC之间的关系，即获得锂离子电池的膨胀率预测结果。本申请膨胀率预测方法能准确预测锂离子电池单体膨胀率和充放电循环次数和荷电状态之间的关系，结婚锂离子电池单体在模组或电池包内的约束条件，可以预测从产品生命周期初始(Beginning of Life，BOL)到产品生命周期结束(Endof Life，EOL)整个周期内的膨胀率和膨胀力，进而可以通过对模组或电池包结构的合理优化，提升锂离子电池的寿命和电性能。
如图1所示，该方法具体包括以下步骤：
步骤101：分别对待预测锂离子电池的各构件在测试充放电状态下进行压缩测试，计算各构件受电池膨胀力时厚度变化值，其中各构件至少包括电池单体和填充物。
具体地，待预测锂离子电池的各构件包括电池单体、以及测试夹具和电池单体之间的填充物，分别对电池单体、以及测试夹具和电池单体之间的填充物进行压缩测试，获取在压缩条件下电池单体和填充物的压力-位移曲线，并分别计算得到电池单体和填充物的应力-应变曲线；假设电池单体因锂离子不断嵌入和脱出等原因导致厚度方向膨胀率α与充放电循环次数N和荷电状态SOC之间存在关系函数α＝f(N，SOC)，而测试充放电状态下设定充放电循环次数N和荷电状态SOC分别为N0和SOC0，此确定状态下电池单体受到的膨胀力为F，而对应该状态下的膨胀率α＝f(N0，SOC0)。一般厚度方向的膨胀率α随N和SOC的增加呈递增的趋势，可以设置该关系函数α＝f(N，SOC)为多项式型或幂函数等，此处并不对其进行限制。
根据电池单体的应力-应变曲线，计算电池单体受膨胀力F时电池单体厚度变化值△Hcell，以及根据测试夹具和电池单体之间的填充物的应力-应变曲线，计算电池单体受膨胀力F时填充物的厚度变化值△Hfoam。但可理解，各构件也可以包括其他构件，本申请实施例也可以通过获取其对应的应力-应变曲线，计算对应构件的厚度变化值。
步骤102：获取测试夹具的刚度，根据测试夹具的刚度计算受电池膨胀力时测试夹具相夹两端间的夹具变形量。
具体地，使用不同的测试夹具对电池单体在相同条件下(如温湿度、充放电倍率)进行充放电循环测试，其中不同的测试夹具包括不同的夹具材料、不同的夹具厚度、以及不同的夹具约束形式，不同的夹具约束形式包括使用螺栓约束夹具相夹两端间的相对距离、以及使用弹簧约束相夹两端间的相对压力。再通过使用有限元方法计算不同测试夹具在进行充放电循环测试中的刚度，进而获取各个测试夹具的变形量与膨胀力之间的关系曲线。假定测试夹具确定，充放电循环次数和荷电状态分别为N0和SOC0时电池单体受到的膨胀力为F，根据该测试夹具的变形量与膨胀力之间的关系曲线u＝f(F)，计算电池单体受膨胀力F时测试夹具相夹两端间的夹具变形量△Hsystem。
步骤103：根据各构件的厚度变化值、夹具变形量、以及由电池膨胀力产生的膨胀量的预设几何关系，计算电池膨胀力在不同的测试充放电状态下的预设关系曲线。
具体地，如图2所示，Hsystem为测试夹具01(包括上夹01a和下夹01b)相夹两端间距离，Hcell为电池单体02初始厚度，Hfoam为填充物03初始厚度，各构件的变形量需满足以下预设几何关系：
△Hsystem＝△Hcell+△Hfoam+Hcell·α，
其中△Hsystem为测试夹具相夹两端间的夹具变形量，△Hcell为电池单体受电池膨胀力F时厚度变化值，△Hfoam为填充物受电池膨胀力时厚度变化值，α为N0和SOC0充放电状态下的电池单体膨胀率，即α＝f(N0，SOC0)。根据上述的预设几何关系，计算获取电池膨胀力F在N0和SOC0充放电状态下的膨胀力大小F＝F(N0，SOC0)。改变N和SOC的大小分别为Ni和SOCi，进行多次迭代计算，获取膨胀力F与充放电循环次数N和荷电状态SOC之间的预设关系曲线F＝F(N，SOC)。同理，变换不同的测试夹具，通过上述相同的计算方式，可以得到不同测试夹具条件下的膨胀力F与充放电循环次数N和荷电状态SOC之间的预设关系曲线。
步骤104：获取在预设条件下电池单体所受测试膨胀力在不同充放电状态下测得的测试关系曲线。
具体地，将电池单体约束在测试夹具中，在相同的条件下(如温湿度、充放电倍率)进行充放电循环测试，电池单体从产品生命周期初始(Beginning of Life，BOL)到产品生命周期结束(End of Life，EOL)时，得到在充放电循环测试中测试膨胀力Ftest随着充放电循环次数N和荷电状态SOC变化的测试关系曲线Ftest＝g(N，SOC)；同理，变换不同的测试夹具，通过上述相同的测试方式，可以得到不同测试夹具条件下的测试膨胀力Ftest与充放电循环次数N和荷电状态SOC之间的测试关系曲线。
步骤105：根据电池单体的膨胀量对应膨胀率在不同测试充放电状态下建立的预设关系函数、以及预设关系曲线和测试关系曲线，获取电池单体的膨胀率预测结果。
具体地，将步骤104中测试得到的测试膨胀力Ftest随着充放电循环次数N和荷电状态SOC变化的测试关系曲线Ftest＝g(N，SOC)与步骤103中计算得到的膨胀力F与充放电循环次数N和荷电状态SOC之间的预设关系曲线F＝F(N，SOC)进行比对，获取得到两条曲线之间的标准差值。根据由电池单体的膨胀量对应膨胀率在不同测试充放电状态下建立的关系函数α＝f(N，SOC)，以关系函数α＝f(N，SOC)为设计变量进行迭代优化，在迭代优化中，改变关系函数α＝f(N，SOC)的表达式，如改变多项式的系数和次数、指数函数的底数等，迭代算法可使用梯度下降法、牛顿法等方法，迭代目标是使得标准差值减小，获取标准差值小于基准阈值时的膨胀率预测结果，其中基准阈值可以是5％，此时对应的关系函数α＝f(N，SOC)即为锂离子电池单体膨胀率的预测结果。
本实施例的锂离子电池膨胀率预测方法能精准预测锂离子电池单体的膨胀率和充放电循环次数及荷电状态之间的关系，进而可以通过对模组或电池包结构的合理优化，提升锂离子电池的寿命和电性能。
本申请的第二实施例涉及一种锂离子电池的膨胀率预测装置，包括第一计算模块，用于对待预测锂离子电池的各构件在测试充放电状态下进行压缩测试时计算各构件受电池膨胀力时厚度变化值，其中各构件至少包括电池单体和填充物；
第二计算模块，用于根据获取的测试夹具的刚度计算受电池膨胀力时测试夹具相夹两端间的夹具变形量；
第三计算模块，用于根据各构件的厚度变化值、夹具变形量、以及由电池膨胀力产生的膨胀量的预设几何关系，计算电池膨胀力在不同的测试充放电状态下的预设关系曲线；
第一获取模块，用于获取在预设条件下电池单体所受测试膨胀力在不同充放电状态下测得的测试关系曲线；
第二获取模块，用于根据电池单体的膨胀量对应膨胀率在不同测试充放电状态下建立的预设关系函数、以及预设关系曲线和测试关系曲线，获取电池单体的膨胀率预测结果。
本实施例明确提出了锂离子电池的膨胀率预测装置，该装置能精准预测锂离子电池单体的膨胀率和充放电循环次数及荷电状态之间的关系，进而可以通过对模组或电池包结构的合理优化，提升锂离子电池的寿命和电性能。
不难发现，本实施例为与第一实施例相对应的系统实施例，本实施例可与第一实施例互相配合实施。第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例中。
值得一提的是，本实施例中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。
本发明第三实施例涉及一种电子设备，如图3所示，包括：至少一个处理器401；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器402；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述锂离子电池膨胀率预测方法。
其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。
处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
本发明第五实施例涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种锂离子电池膨胀率预测方法，其特征在于，包括：
分别对待预测锂离子电池的各构件在测试充放电状态下进行压缩测试，计算所述各构件受电池膨胀力时厚度变化值，其中所述各构件至少包括电池单体和填充物；
获取测试夹具的刚度，根据所述测试夹具的刚度计算受电池膨胀力时所述测试夹具相夹两端间的夹具变形量；
根据所述各构件的所述厚度变化值、所述夹具变形量、以及由所述电池膨胀力产生的膨胀量的预设几何关系，计算所述电池膨胀力在不同的测试充放电状态下的预设关系曲线；
获取在预设条件下所述电池单体所受测试膨胀力在不同充放电状态下测得的测试关系曲线；以及
根据所述电池单体的膨胀量对应膨胀率在所述不同测试充放电状态下建立的预设关系函数、以及所述预设关系曲线和所述测试关系曲线，获取所述电池单体的膨胀率预测结果；
各构件的变形量需满足以下预设几何关系：
△Hsystem=△Hcell +△Hfoam +Hcell·α，
其中△Hsystem为测试夹具相夹两端间的夹具变形量，△Hcell为电池单体受电池膨胀力F时厚度变化值，△Hfoam为填充物受电池膨胀力时厚度变化值，Hcell为电池单体初始厚度，α为电池单体膨胀率；
将测试得到的测试膨胀力Ftest随着充放电循环次数N和荷电状态SOC变化的测试关系曲线Ftest= g(N，SOC)与计算得到的膨胀力F与充放电循环次数N和荷电状态SOC之间的预设关系曲线F=F(N，SOC)进行比对，获取得到两条曲线之间的标准差值；根据由电池单体的膨胀量对应膨胀率在不同测试充放电状态下建立的关系函数α=f(N，SOC)，以关系函数α=f(N，SOC)为设计变量进行迭代优化，在迭代优化中，改变关系函数α=f(N，SOC)的表达式，迭代目标是使得标准差值减小，获取标准差值小于基准阈值时的膨胀率预测结果，此时对应的关系函数α=f(N，SOC)即为锂离子电池单体膨胀率的预测结果。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池膨胀率预测方法，其特征在于，所述测试充放电状态包括充放电循环次数N和电池单体的荷电状态SOC。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池膨胀率预测方法，其特征在于，所述预设条件包括所述电池单体处于相同的温湿度和充放电倍率。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池膨胀率预测方法，其特征在于，所述分别对待预测锂离子电池的各构件在测试充放电状态下进行压缩测试，计算所述各构件受电池膨胀力时厚度变化值，包括：
分别对待预测锂离子电池的各构件在测试充放电状态下进行压缩测试，获取所述各构件的压力-位移曲线，根据所述压力-位移曲线计算所述各构件的应力-应变曲线，根据所述各构件的应力-应变曲线，计算所述各构件受电池膨胀力时厚度变化值。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池膨胀率预测方法，其特征在于，所述获取测试夹具的刚度，根据所述测试夹具的刚度计算受电池膨胀力时所述测试夹具相夹两端间的夹具变形量，包括：
使用有限元方法计算测试夹具的刚度，获取所述测试夹具的夹具变形量与所述电池膨胀力的关系曲线，根据所述关系曲线和所述电池膨胀力获取所述夹具变形量。
6.一种锂离子电池的膨胀率预测装置，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于对待预测锂离子电池的各构件在测试充放电状态下进行压缩测试时计算各构件受电池膨胀力时厚度变化值，其中各构件至少包括电池单体和填充物；
第二计算模块，用于根据获取的测试夹具的刚度计算受电池膨胀力时所述测试夹具相夹两端间的夹具变形量；
第三计算模块，用于根据所述各构件的所述厚度变化值、所述夹具变形量、以及由所述电池膨胀力产生的膨胀量的预设几何关系，计算所述电池膨胀力在不同的测试充放电状态下的预设关系曲线；
第一获取模块，用于获取在预设条件下所述电池单体所受测试膨胀力在不同充放电状态下测得的测试关系曲线；以及
第二获取模块，用于根据所述电池单体的膨胀量对应膨胀率在不同测试充放电状态下建立的预设关系函数、以及所述预设关系曲线和所述测试关系曲线，获取所述电池单体的膨胀率预测结果；
各构件的变形量需满足以下预设几何关系：
△Hsystem=△Hcell +△Hfoam +Hcell·α，
其中△Hsystem为测试夹具相夹两端间的夹具变形量，△Hcell为电池单体受电池膨胀力F时厚度变化值，△Hfoam为填充物受电池膨胀力时厚度变化值，Hcell为电池单体初始厚度，α为电池单体膨胀率；
将测试得到的测试膨胀力Ftest随着充放电循环次数N和荷电状态SOC变化的测试关系曲线Ftest= g(N，SOC)与计算得到的膨胀力F与充放电循环次数N和荷电状态SOC之间的预设关系曲线F=F(N，SOC)进行比对，获取得到两条曲线之间的标准差值；根据由电池单体的膨胀量对应膨胀率在不同测试充放电状态下建立的关系函数α=f(N，SOC)，以关系函数α=f(N，SOC)为设计变量进行迭代优化，在迭代优化中，改变关系函数α=f(N，SOC)的表达式，迭代目标是使得标准差值减小，获取标准差值小于基准阈值时的膨胀率预测结果，此时对应的关系函数α=f(N，SOC)即为锂离子电池单体膨胀率的预测结果。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器，
其中所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行根据权利要求1至5中任一项所述的锂离子电池膨胀率预测方法。
8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1至5中任一项所述的锂离子电池膨胀率预测方法。
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