CN117574682B - 一种核壳ncm电极颗粒机械失效预测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法及系统，属于锂离子电池相关技术领域，包括：S1、构建核壳NCM电极颗粒的扩散‑力耦合断裂相场模型；S2、将核壳NCM电极颗粒的几何结构参数和力学性能参数输入至所述扩散‑力耦合断裂相场模型中，并设置所述扩散‑力耦合断裂相场模型的边界条件，得到核壳NCM电极颗粒不同区域对应的断裂相场序参量的分布；S3、根据所述断裂相场序参量的分布，确定机械失效行为。同时，关注了更为严重的核壳界面脱粘行为，构筑了核壳NCM电极颗粒界面脱粘相图。本发明能够提升核壳NCM电极颗粒机械失效预测的准确度，对理解核壳NCM电极颗粒开裂和脱粘行为以及抑制界面脱粘的策略提供了理论依据。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池相关技术领域，更具体地，涉及一种核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法及系统。
背景技术
锂离子电池具有高容量、优异的能量密度和良好的安全性等优点，因此，被广泛应用于移动设备和电动汽车等领域。核壳结构NCM（）电极颗粒作为锂离子电池的正极材料，以富镍NCM作为核心材料以提升电池的能量密度，以富锰NCM作为壳体材料以提高电池的机械性能。然而，核壳结构存在核心与壳体之间的结构不匹配，核壳材料的不均匀体积收缩导致核心和壳体在多次电极充放电循环中逐渐脱粘失效，使得核壳NCM电极颗粒的核与壳之间形成了数十纳米的空隙，导致Li+和电子的传输通道受阻，进而导致容量快速衰减。同时，界面脱粘使大面积的核心材料暴露在电解质中，电极材料与电解质发生的副反应造成了电池内部活性物质的损失和电解质的消耗，使容量进一步衰减。因此，相比核壳NCM电极颗粒的开裂失效，核壳界面脱粘造成的机械失效更加严重。精准预测核壳NCM电极颗粒的机械失效，尤其是核壳界面脱粘造成的机械失效对于构建机械稳定的NCM电极颗粒具有重要意义，
现有技术中，在预测核壳NCM电极颗粒的机械失效时，仅考虑了核壳NCM电极颗粒应力场对失效行为（颗粒开裂或界面脱粘）的影响，实际上，失效行为也会反向影响核壳NCM电极颗粒应力场的分布；同时，现有技术中，将材料的浓度场作为单场变量方程，不受其它变量的影响，与电池内部实际充放电过程中的失效机理不符，导致对核壳NCM电极颗粒机械失效预测的准确度不高。
发明内容
针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法及系统，其目的在于提升核壳NCM电极颗粒机械失效预测的准确度。
为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法，包括：
S1、构建核壳NCM电极颗粒的扩散-力耦合断裂相场模型，包括：以Li+扩散方程输出的当前时刻的锂离子浓度以及断裂相场方程输出的相场退化函数作为固体力学方程的输入，以固体力学方程输出的静水应力作为Li+扩散方程的输入，以固体力学方程输出的拉伸弹性应变能密度作为断裂相场方程的输入，得到所述扩散-力耦合断裂相场模型；
S2、将核壳NCM电极颗粒的几何结构参数和力学性能参数输入至所述扩散-力耦合断裂相场模型中，并设置所述扩散-力耦合断裂相场模型的边界条件，得到核壳NCM电极颗粒不同区域对应的断裂相场序参量的分布；
S3、根据所述断裂相场序参量的分布，确定机械失效行为。
进一步地，S3中，若核壳NCM电极颗粒当前区域对应的断裂相场序参量大于预设的阈值，则所述当前区域为机械失效区域。
进一步地，针对所述机械失效区域，若失效行为发生在核壳界面处，则为界面脱粘；否则，为颗粒开裂。
进一步地，还包括：
将N组不同的几何结构参数和力学性能参数依次输入到所述扩散-力耦合断裂相场模型中，得到在对应参数下的界面脱粘多参数耦合相图；其中，所述多参数耦合相图中包含了几何结构参数、力学性能参数及断裂相场序参量分布之间的耦合关系；N＞1。
进一步地，S2中，所述几何结构参数包括颗粒粒径和壳体厚度；所述力学性能参数包括壳体杨氏模量和界面断裂韧性。
进一步地，S2中，所述几何结构参数和所述力学性能参数根据核壳NCM电极颗粒的几何结构模型确定；
其中，构建所述几何结构模型，包括：
选择过核壳NCM电极颗粒球心的两条垂直边；沿着所述两条垂直边对应进行轴对称和对称，并在核壳界面处设置预设厚度的界面层，得到所述几何结构模型。
按照本发明的第二方面，提供了一种核壳NCM电极颗粒机械失效预测系统，包括：
模型构建模块，用于构建核壳NCM电极颗粒的扩散-力耦合断裂相场模型，包括：以Li+扩散方程输出的当前时刻的锂离子浓度以及断裂相场方程输出的相场退化函数作为固体力学方程的输入，以固体力学方程输出的静水应力作为Li+扩散方程的输入，以固体力学方程输出的拉伸弹性应变能密度作为断裂相场方程的输入，得到所述扩散-力耦合断裂相场模型；
断裂相场序参量计算模块，用于将核壳NCM电极颗粒的几何结构参数和力学性能参数输入至所述扩散-力耦合断裂相场模型中，并设置所述扩散-力耦合断裂相场模型的边界条件，得到核壳NCM电极颗粒不同区域对应的断裂相场序参量的分布；
机械失效预测模块，用于根据所述断裂相场序参量的分布，确定机械失效行为。
进一步地，还包括：
界面脱粘多参数耦合相图构建模块，用于将N组不同的几何结构参数和力学性能参数依次输入到所述扩散-力耦合断裂相场模型中，得到在对应参数下的界面脱粘多参数耦合相图；其中，所述多参数耦合相图中包含了几何结构参数、力学性能参数及断裂相场序参量分布之间的耦合关系；N＞1。
按照本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括计算机可读存储介质和处理器；
所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令执行第一方面任一项所述的核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法。
按照本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
（1）本发明的核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法，考虑到Li+扩散形成的浓度梯度在颗粒内部引起应力，同时，应力分布反向影响Li+浓度分布，而应力的积累会使得颗粒发生机械失效，机械失效区域的应力场会受到失效场的影响，进而构建描述核壳NCM电极颗粒失效的断裂相场方程、Li+扩散方程以及固体力学方程三者之间的耦合模型，该耦合模型同时考虑了电极在充放电循环过程中Li+浓度分布、应力分布以及失效场之间的动态耦合关系，不仅能够反映失效（断裂相场）对应力场的反向作用，还能够体现浓度场同时受应力场和断裂相场的影响，使得本发明构建的耦合模型能够反映核壳NCM电极颗粒机械失效的机理，提升了机械失效预测的准确度。
（2）进一步地，相比现有的方法通过应力反映失效行为，本发明通过引入断裂相场方程量化，以核壳NCM电极颗粒不同区域对应的断裂相场序参量大小来表征充放电过程中核壳NCM电极颗粒的机械失效，能够进一步提升预测的机械失效行为的准确度。
（3）进一步地，考虑到相比颗粒开裂，核壳界面脱粘机械失效行为的影响更加严重，本发明通过更改核壳NCM电极颗粒的几何结构和力学性能参数以研究其对核壳界面脱粘机械失效的影响，并绘制对应的界面脱粘多参数耦合相图作为界面失效的参数窗口，为避免核壳界面失效提供理论支持，为制备机械稳定的NCM电极颗粒给予支撑。
（4）作为优选，几何结构参数包括颗粒粒径和壳体厚度，力学性能参数包括壳体杨氏模量和界面断裂韧性，在实际应用中，直接将不同几何结构参数和力学性能参数输入到构建的扩散-力耦合的断裂相场模型中，可以直接得到对应参数下核壳NCM电极颗粒的机械失效情况。
（5）作为优选，在构建核壳NCM电极颗粒几何结构模型的过程中，考虑到核壳NCM电极颗粒为球形，采用轴对称几何条件和对称几何条件以简化模型，可以减小模型的计算量；同时，在核壳界面处设置预设厚度的界面层，使得构建的核壳NCM电极颗粒的几何结构模型更加精准，进一步提升预测的机械失效行为的准确度。
附图说明
图1为本发明实施例中的核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法示意图。
图2为本发明实施例中的核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法流程图。
图3（a）为本发明实施例中两条垂直边选择的示意。
图3（b）为本发明实施例中构建的几何结构模型示意图及对应的网格化的划分图。
图4为本发明实施例中脱锂过程中核壳NCM电极颗粒机械失效表征示意图。
图5（a）为本发明实施例中根据壳体的厚度、壳体杨氏模量及粒径构建的界面脱粘多参数耦合相图。
图5（b）为本发明实施例中壳体的厚度、壳体杨氏模量及界面断裂韧性构建的界面脱粘多参数耦合相图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1和图2所示，本发明的核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法，主要包括：
S1、根据描述核壳NCM电极颗粒失效的断裂相场方程、Li+扩散方程以及固体力学方程构建核壳NCM电极颗粒的扩散-力耦合的断裂相场模型。
具体地，以Li+扩散方程输出的当前时刻的锂离子浓度以及断裂相场方程输出的相场退化函数/>作为固体力学方程的输入，以固体力学方程输出的静水应力/>作为Li+扩散方程的输入，以固体力学方程输出的拉伸弹性应变能密度/>作为断裂相场方程的输入，得到构建的核壳NCM电极颗粒的扩散-力耦合的断裂相场模型。
S2、将核壳NCM电极颗粒的几何结构参数和力学性能参数输入至构建的扩散-力耦合的断裂相场模型中，并设置扩散-力耦合断裂相场模型的边界条件，得到核壳NCM电极颗粒不同区域对应的断裂相场序参量的分布；其中，设置的边界条件包括颗粒表面Li+通量；
S3、根据断裂相场序参量分布，确定机械失效行为。
具体地，S1中，构建的断裂相场方程为：
其中，为核壳NCM电极颗粒材料的临界能量释放速率；/>为断裂相场序参量，表示材料完全破损，/>表示材料完好无损（不存在失效），/>表示处于过渡状态；/>表示断裂相场的长度参数，/>表示哈密尔顿算子，/>被定义为历史最大拉伸应变能密度：
其中，表示拉伸弹性应变能密度，其表达式为：
其中，为相场退化函数，/>，/>为稳定参数，/>为弹性应变张量，/>为正常材料的弹性刚度张量，/>为弹性应变体积分量，/>为弹性应变偏量分量，/>为/>的迹。
具体地，S1中所构建的Li+扩散方程为：
其中，是单位时间单位面积的Li+摩尔通量，/>表示Li+的扩散速率，/>表示哈密尔顿算子，/>表示偏摩尔体积，/>表示理想气体常数，/>表示开尔文温度，/>表示当前时刻的锂离子浓度，/>表示最大锂离子浓度，/>表示静水应力。
具体地，S1中针对核壳NCM电极颗粒构建的固体力学方程为：
其中，为哈密尔顿算子，/>表示颗粒受损区域弹性刚度张量，/>表示弹性应变张量，/>，/>为总应变张量，/>为化学应变张量，/>，当/>时，；当/>时，/>；/>表示参考Li+浓度。
式中，受损区域弹性刚度张量表达式为：
其中，为正常材料的弹性刚度张量，/>为体积模量，/>为单位矩阵，/>为符号函数，/>为弹性应变张量，/>为/>的迹；/>是相场退化函数；此处也可以看出，断裂相场对应力场的反向作用。
具体地，S2中，通过构建核壳NCM电极颗粒的几何结构模型，根据几何结构模型设置对应的几何结构参数和力学性能参数。
其中，考虑到核壳NCM电极颗粒为球形，如图3（a）和图3（b）所示，构建核壳NCM电极颗粒的几何结构模型，包括：
选择过核壳NCM电极颗粒球心的两条垂直边；
沿着两条垂直边对应进行轴对称和对称，将核壳NCM电极颗粒简化为二维几何结构，也即得到对应的几何结构计算域。
同时，考虑到核壳界面处存在一层极薄的界面层，在简化的二维几何结构上，在核壳界面处设置预设厚度的界面层，使得构建的核壳NCM电极颗粒的几何结构模型更加精准。本发明实施例中，在核壳界面处设置厚度为的界面层，/>表示颗粒的粒径。其中，本发明实施例中，采用有限元仿真对构建的核壳NCM电极颗粒的扩散-力耦合的断裂相场模型进行求解，在求解之前，对构建的几何结构模型进行网格划分，本发明实施例中，采用三角形网格划分。
具体地，本发明实施例中，设置的扩散-力耦合断裂相场模型的边界条件包括：在核壳NCM电极颗粒表面设置Li+通量边界条件，所施加的通量大小为，其中/>是符号函数，嵌锂过程取1，弛豫过程取0，脱锂过程取-1，/>表示通量大小，表达式为：
其中，、/>分别代表了核壳NCM电极颗粒的体积和表面积；/>表示核壳NCM电极颗粒能容纳的最大Li+浓度，对于核壳NCM电极颗粒，/>为核心和壳体材料最大Li+浓度的体积平均；/>表示/>，具体含义为电池完全充电/放电所需时间（以小时为单位）的倒数。
具体地，设置的边界条件除了颗粒表面Li+通量外，还包括固体力学自由边界条件。
本发明实施例中，设置的模型初始化条件包括：初始的Li+浓度，初始拉伸应变能密度分布，初始序参量分布及初始位移条件。
其中，通过初始拉伸应变能密度分布设置初始裂纹，具体的表达式为：
其中，本发明实施例中，，/>，/>表示指数函数，/>是计算域内任意一点到裂纹尖端的距离，/>，/>为常数；/>表示计算域内任意一点，/>表示横坐标大小，/>表示纵坐标大小。
具体地，S2中，根据设置的几何结构参数和力学性能参数，采用有限元仿真软件对扩散-力耦合的断裂相场模型进行求解，得到对应的断裂相场序参量。在求解中，对浓度场（Li+扩散方程表征）和断裂相场采用二次离散，应力场（固体力学方程表征）采用二次拉格朗日离散，既节省计算成本也保证了计算精度。根据设置的边界条件，将整个求解计算过程分为3个部分，分别为嵌锂过程、弛豫过程、脱锂过程，在过程中进行数值解的继承。通过模拟计算，得到核壳NCM电极颗粒不同区域对应的断裂相场序参量/>的分布。本发明实施例中，在脱锂过程中（对应的时间为900s-1450s），所得到的核壳NCM电极颗粒机械失效表征如图4所示，纵轴/>表示锂离子浓度分布，/>表示对应的应力分布。图4中白色部分为失效区域，可以看出，在当前仿真中，颗粒既发生了开裂又发生了界面脱粘；其中，在核壳界面处发生的机械失效为界面脱粘，其它区域发生的机械失效为颗粒开裂；颗粒开裂发生在嵌锂过程，界面脱粘发生在脱锂过程。
具体地，本发明实施例中，核壳NCM电极颗粒的几何结构参数包括颗粒粒径和壳体厚度；力学性能参数包括壳体杨氏模量和界面断裂韧性。在实际应用中，直接将不同几何结构参数和力学性能参数输入到构建的扩散-力耦合的断裂相场模型中，可以直接得到对应参数下核壳NCM电极颗粒的机械失效情况。
具体地，S3中，若核壳NCM电极颗粒当前区域对应的断裂相场序参量大于预设的阈值，则认为该区域为机械失效区域。本发明实施例中，预设的阈值为0.98。
具体地，针对核壳NCM电极颗粒的机械失效区域，若该失效行为发生在核壳界面处，则认定为该机械失效为界面脱粘；否则，认为是颗粒开裂。
作为本发明的进一步设计，考虑到界面脱粘造成NCM核壳电极颗粒的机械失效远甚于颗粒开裂，因此，在本发明实施例中，着重量化不同参数下核壳NCM电极颗粒的界面脱粘行为。具体地，包括：
将N组不同的几何结构参数和力学性能参数依次输入到构建的扩散-力耦合的断裂相场模型中，得到在对应参数下的界面脱粘多参数耦合相图；该多参数耦合相图中包含了几何结构参数、力学性能参数及断裂相场序参量分布之间的耦合关系，其中，N＞1。
如图5（a）和5（b）所示，通过构建的界面脱粘多参数耦合相图，可以以最大限度抑制界面脱粘为目标，确定最佳的参数组合，进而优化核壳NCM电极颗粒的几何结构参数和力学性能参数。
本发明的核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法，考虑到Li+扩散形成的浓度梯度在颗粒内部引起应力，同时，应力分布反向影响Li+浓度分布，而应力的积累会使得颗粒发生机械失效，机械失效区域的应力场会受到失效场的影响，进而构建描述核壳NCM电极颗粒失效的断裂相场方程、Li+扩散方程以及固体力学方程三者之间的耦合模型，该耦合模型同时考虑了电极在充放电循环过程中Li+浓度分布、应力分布以及失效场之间的动态耦合关系，不仅能够反映失效（断裂相场）对应力场的反向作用，还能够体现浓度场同时受应力场和断裂相场的影响，使得本发明构建的耦合模型能够反映核壳NCM电极颗粒机械失效的机理，提升了机械失效预测的准确度。
相比现有的方法通过应力反映失效行为，本发明通过引入断裂相场方程量化，以核壳NCM电极颗粒不同区域对应的断裂相场序参量分布来表征充放电过程中核壳NCM电极颗粒的机械失效，能够进一步提升预测的机械失效行为的准确度。
考虑到相比颗粒开裂，核壳界面脱粘机械失效行为的影响更加严重，本发明通过更改核壳NCM电极颗粒的几何结构和力学性能参数以研究其对核壳界面脱粘机械失效的影响，并绘制对应的界面脱粘多参数耦合相图作为界面失效的参数窗口，为避免核壳界面失效提供理论支持，为制备机械稳定的NCM电极颗粒给予支撑。
本发明还提供了一种核壳NCM电极颗粒机械失效预测系统，包括：
模型构建模块，用于构建核壳NCM电极颗粒的扩散-力耦合断裂相场模型，包括：以Li+扩散方程输出的当前时刻的锂离子浓度以及断裂相场方程输出的相场退化函数作为固体力学方程的输入，以固体力学方程输出的静水应力作为Li+扩散方程的输入，以固体力学方程输出的拉伸弹性应变能密度作为断裂相场方程的输入，得到扩散-力耦合断裂相场模型；
断裂相场序参量计算模块，用于将核壳NCM电极颗粒的几何结构参数和力学性能参数输入至扩散-力耦合断裂相场模型中，并设置扩散-力耦合断裂相场模型的边界条件，得到核壳NCM电极颗粒不同区域对应的断裂相场序参量的分布；
机械失效预测模块，用于根据断裂相场序参量的分布，确定机械失效行为。
进一步地，本发明的核壳NCM电极颗粒机械失效预测系统还包括：
界面脱粘多参数耦合相图构建模块，用于将N组不同的几何结构参数和力学性能参数依次输入到扩散-力耦合断裂相场模型中，得到在对应参数下的界面脱粘多参数耦合相图；其中，多参数耦合相图中包含了几何结构参数、力学性能参数及断裂相场序参量分布之间的耦合关系。
其中，每个模块用于执行上述实施例中核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法对应的步骤，此处不再赘述。
本发明还提供了一种电子设备，包括计算机可读存储介质和处理器；
计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
处理器用于读取计算机可读存储介质中存储的可执行指令执行上述实施例中的核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例中的核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法。
本发明建立了一个Li+扩散-应力耦合的断裂相场模型，可以准确预测球形核壳NCM电极颗粒在一个完整的嵌锂-弛豫-脱锂过程中，颗粒开裂和界面脱粘机械失效行为。明确了核壳的几何结构和核壳的力学性能参数对核壳NCM电极颗粒机械失效行为的影响。同时，关注了更为严重的核壳界面脱粘行为，构筑了核壳NCM电极颗粒界面脱粘相图。本发明对理解核壳NCM电极颗粒开裂和脱粘行为以及抑制界面脱粘的策略提供了理论依据。
本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法，其特征在于，包括：
S1、构建核壳NCM电极颗粒的扩散-力耦合断裂相场模型，包括：以Li+扩散方程输出的当前时刻的锂离子浓度以及断裂相场方程输出的相场退化函数作为固体力学方程的输入，以固体力学方程输出的静水应力作为Li+扩散方程的输入，以固体力学方程输出的拉伸弹性应变能密度作为断裂相场方程的输入，得到所述扩散-力耦合断裂相场模型；
S2、将核壳NCM电极颗粒的几何结构参数和力学性能参数输入至所述扩散-力耦合断裂相场模型中，并设置所述扩散-力耦合断裂相场模型的边界条件，得到核壳NCM电极颗粒不同区域对应的断裂相场序参量的分布；所述扩散-力耦合断裂相场模型的边界条件包括：在核壳NCM电极颗粒表面设置Li+通量边界条件及固体力学自由边界条件；
S3、根据所述断裂相场序参量的分布，确定机械失效行为，包括：若核壳NCM电极颗粒当前区域对应的断裂相场序参量/>大于预设的阈值，则所述当前区域为机械失效区域；针对所述机械失效区域，若失效行为发生在核壳界面处，则为界面脱粘；否则，为颗粒开裂。
2.根据权利要求1所述的核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法，其特征在于，还包括：
将N组不同的几何结构参数和力学性能参数依次输入到所述扩散-力耦合断裂相场模型中，得到在对应参数下的界面脱粘多参数耦合相图；其中，所述多参数耦合相图中包含了几何结构参数、力学性能参数及断裂相场序参量分布之间的耦合关系；N＞1。
3.根据权利要求1所述的核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法，其特征在于，S2中，所述几何结构参数包括颗粒粒径和壳体厚度；所述力学性能参数包括壳体杨氏模量和界面断裂韧性。
4.根据权利要求1所述的核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法，其特征在于，S2中，所述几何结构参数和所述力学性能参数根据核壳NCM电极颗粒的几何结构模型确定；
其中，构建所述几何结构模型，包括：
选择过核壳NCM电极颗粒球心的两条垂直边；沿着所述两条垂直边对应进行轴对称和对称，并在核壳界面处设置预设厚度的界面层，得到所述几何结构模型。
5.一种核壳NCM电极颗粒机械失效预测系统，其特征在于，包括：
模型构建模块，用于构建核壳NCM电极颗粒的扩散-力耦合断裂相场模型，包括：以Li+扩散方程输出的当前时刻的锂离子浓度以及断裂相场方程输出的相场退化函数作为固体力学方程的输入，以固体力学方程输出的静水应力作为Li+扩散方程的输入，以固体力学方程输出的拉伸弹性应变能密度作为断裂相场方程的输入，得到所述扩散-力耦合断裂相场模型；
断裂相场序参量计算模块，用于将核壳NCM电极颗粒的几何结构参数和力学性能参数输入至所述扩散-力耦合断裂相场模型中，并设置所述扩散-力耦合断裂相场模型的边界条件，得到核壳NCM电极颗粒不同区域对应的断裂相场序参量的分布；所述扩散-力耦合断裂相场模型的边界条件包括：在核壳NCM电极颗粒表面设置Li+通量边界条件及固体力学自由边界条件；
机械失效预测模块，用于根据所述断裂相场序参量的分布，确定机械失效行为，包括：若核壳NCM电极颗粒当前区域对应的断裂相场序参量/>大于预设的阈值，则所述当前区域为机械失效区域；针对所述机械失效区域，若失效行为发生在核壳界面处，则为界面脱粘；否则，为颗粒开裂。
6.根据权利要求5所述的核壳NCM电极颗粒机械失效预测系统，其特征在于，还包括：
界面脱粘多参数耦合相图构建模块，用于将N组不同的几何结构参数和力学性能参数依次输入到所述扩散-力耦合断裂相场模型中，得到在对应参数下的界面脱粘多参数耦合相图；其中，所述多参数耦合相图中包含了几何结构参数、力学性能参数及断裂相场序参量分布之间的耦合关系；N＞1。
7.一种电子设备，其特征在于，包括计算机可读存储介质和处理器；
所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令执行权利要求1-4任一项所述的核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述的核壳NCM电极颗粒机械失效预测方法。
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