電池循環(huán)壽命評估的案例
PNNL開發(fā)長壽命鋰金屬電池 可持續(xù)循環(huán)600次
蓋世汽車訊 鋰金屬電池的能量容量幾乎是鋰離子電池的兩倍，而且重量更輕。在電動汽車應用中，有望使其更輕、續(xù)航更長。然而，鋰金屬電池一直存在使用壽命較短的問題。據(jù)外媒報道，由美國能源部西北太平洋國家實驗室（PNNL）領導的研究團隊，開發(fā)出一種可持續(xù)循環(huán)600次的鋰金屬電池，遠超過以往報告結果。
（圖片來源：PNNL）
為了延長電池壽命，該團隊沒有使用含鋰更多的負極，而是使用極薄的鋰條，只有20微米寬，比人的頭發(fā)絲還要薄得多。研究人員Jun Liu表示：“很多人都認為，鋰越厚，電池的循環(huán)時間就越長。實際上，并不總是這樣。每個鋰金屬電池都存在一個優(yōu)化厚度，具體取決于其電芯能量和設計?！?該團隊開發(fā)的鋰金屬電池的能量密度為350Wh/kg。經(jīng)過600次循環(huán)后，仍能保持76%的初始容量。研究人員希望將這一最新進展整合至高能軟包電芯設備中，并在現(xiàn)實條件下展示改進的性能。
該團隊決定嘗試更薄的鋰條，是基于對負極分子動力學的詳細了解。研究人員發(fā)現(xiàn)，較厚的鋰會導致電池失效。這是因為負極上的固態(tài)電解質膜（SEI）周圍發(fā)生了復雜的反應。
該團隊發(fā)現(xiàn)，較薄的鋰條可以創(chuàng)造良好的SEI。研究人員采用“濕SEI”和“干SEI”這兩個術語。濕的版本可保持液體電解質和負極之間的接觸，有助于發(fā)生重要的電化學反應。在干版本中，液態(tài)電解質無法接觸所有的鋰。簡言之，因為鋰條較厚，電解液需要流入更深的鋰袋中，這樣其他部分的鋰就會變干，嚴重阻礙發(fā)生必要的電化學反應，直接導致電池過早失效。隨著時間的推移，這一層體逐漸積聚并形成屏障，從而減少能量流動，并降低表面效率。
展開 南京大學Nano Energy：新型超長循環(huán)壽命鈉離子電池的無相變正極
圖 3 充放電過程中P_1-NCM的晶體結構轉變分析
（a）在2.1-4.05 V區(qū)間和0.1 C的電流速率下，充電/放電期間P_1-NCM//Na電池的原位XRD譜圖；
（b）充電4.05V后，P_1-NCM的原位XRD及其精修譜圖；
（c）放電4.5V后，P_1-NCM的非原位XRD及其Rietveld精修譜圖。
圖 4 P_1-NCM的半電池和全電池的電化學性能
（a）在0.1 C下，P_1-NCM//Na的電壓-容量曲線；
（b）P_1-NCM//Na的倍率性能圖；
（c）在不同電流面密度下，P_1-NCM//Na的充放電曲線圖；
（d）在20 C下，P_1-NCM//Na的循環(huán)性能和庫侖效率圖；
（e）常規(guī)層狀金屬氧化物正極的循環(huán)穩(wěn)定性對比圖；
（f）在0.1 C下，P_1-NCM//C硬碳的電壓-容量曲線圖；
（g）在不同電流速率下，P_1-NCM//硬碳的倍率性能圖；
（h）在2 C下，P_1-NCM//硬碳的循環(huán)性能和庫侖效率圖。
【小結】
新型NCM具有獨特的P_1相分層結構，具有超過2-4.5 V電壓窗口、固溶行為、優(yōu)異的穩(wěn)定性、高的比容量106.6 mAh g-1和高的倍率性能。鈉離子脫嵌過程中，P_1-NCM固溶體的體積變化微小，具有優(yōu)化的電壓窗口和長期循環(huán)穩(wěn)定性。放電容量保持率為95.8％，遠高于其他層氧化物材料。這種新開發(fā)的具有環(huán)境和電化學穩(wěn)定性的P_1-NCM材料，將促進SIB的電極材料設計和實際應用。
展開 如何評估總線閥島的使用壽命？
評估總線閥島使用壽命不能僅看標稱參數(shù)，而應綜合考量元器件品質、環(huán)境適應力、智能化水平及供應商實力，選擇如埃邁諾冠（IMI Norgren）這樣經(jīng)驗豐富、技術領先的總線閥島供應商，是保障產(chǎn)線高效、穩(wěn)定、長壽命運行的關鍵一步。
電子產(chǎn)品綜合壽命評估
產(chǎn)品的可靠性越來越得到人們的重視，而目前評估產(chǎn)品壽命的方法是通過常用的加速壽命測試，比如溫度加速壽命測試，運用阿倫紐斯溫度加速模型，推算出計算產(chǎn)品的MTBF或是是失效率（λ），然后宣稱產(chǎn)品的壽命。但是根據(jù)產(chǎn)品的壽命浴盆曲線和產(chǎn)品的失效模式，產(chǎn)品壽命需要考慮到不同浴盆曲線和各個種類的失效模式，如果有限的評估產(chǎn)品壽命需要對其各個失效模式和類型進行綜合評估，本文通過對電子產(chǎn)品的壽命分布曲線和失效模型特點，提出了綜合壽命評估是方法和具體實踐。
嘉賓簡介
李修鵬先生，在產(chǎn)品設計開發(fā)和可靠性工程領域有超過20年的經(jīng)驗，先后就職與惠普、戴爾中國研發(fā)中心、飛利浦全球技術發(fā)展中心，先后擔任可靠性技術和管理職務，現(xiàn)任昕諾飛可靠性經(jīng)理；美國質量協(xié)會認證可靠性工程師（ASQ CRE）；6Sigma黑帶；ISO9000 內(nèi)部審核員；美國可靠性工程師學會（SRE）上海分會主席；對可靠性工程的各方面內(nèi)容都有比較深入的了解和豐富的實踐經(jīng)驗，特別是在企業(yè)可靠性流程建立、壽命數(shù)據(jù)分析、QFD、DFMEA、可靠性試驗設RDT，HALT/HASS等方面擁有豐富的實踐。
展開 
RTC電池壽命探討，才半年就提示更換電池
5、電池的壽命估算
以陽光動力電池CR2025為例，電池自放電損失約每年1%，標稱容量為150mAH，上述案例的壽命評估
T=150mAh*95%/（二極管漏電流1uA+RTC電流1uA+電容漏電流0.5uA）=57000H≈6.5年。
6、最終的解決方案
以陽光動力電池CR2025為例，二極管更換為更低漏電流1uA左右的BAS70系列，電阻只串聯(lián)在電池上，只防電池短路，限制電流在3mA。
圖6- 改善后的RTC供電電路
五、 總結
本文回復了RTC的兩個問題。
1、RTC電池要不要串電阻，電阻阻值多少合適。
2、RTC 壽命的評估考慮因素
展開 零基礎如何通過仿真評估血管支架疲勞壽命 ￥19
醫(yī)療器械對產(chǎn)品的安全和穩(wěn)定性要求非常嚴格，依據(jù)《YY/T 0663.2-2016血管支架》耐久性是一項最重要的需要嚴格評估的物理性能。但是通過測試驗證的周期非常耗時燒錢，疲勞測試需要累計振動3.8億次，一般至少也要耗時數(shù)月。如果在研發(fā)初期引入有限元方法對支架結構進行優(yōu)化分析，可以減少不必要的疲勞測試大大降低研發(fā)投入縮短產(chǎn)品驗證的周期。另外在疲勞測試時也不可能對所有規(guī)格全部進行疲勞測試，依據(jù)《YY/T 0808-2010血管支架體外脈動耐久性標準測試方法》5.2和5.4要求，在規(guī)格選擇上需要充分說明選擇的依據(jù)，而有限元方法是一種非常高效的理論分析依據(jù)。
假如你只是一個普通的研發(fā)工程師而公司又沒有仿真工程師，你對材料力學、彈性力學、有限元等學科不甚了解，那么該如何完成上述工作呢？下面為你介紹整個血管支架的疲勞仿真流程，以及血管支架記憶合金的材料特性。
鎳鈦合金材料模型
用于評價疲勞壽命的Goodman曲線
stent.zip
1.軟件安裝
本項目使用ansys Workbench19.2完成，具體軟件包文件和安裝方法可以添加微信號Destiny_123D尋求獲得并免費安裝指導。
展開 汽車高壓線束的加速試驗設計與疲勞壽命評估
按上述加速試驗方案對汽車線束進行加速壽命試驗，分別為疲勞耐久試驗和高溫老化試驗。疲勞耐久試驗進行到產(chǎn)品發(fā)生失效或者達到試驗時間停止，試驗時間為105s約為27.8 h，加速因子為105/20等于5 000，因此，疲勞壽命粗略估計為27.8 h×5 000，約為15.9年。高溫老化試驗在125 ℃試驗條件下進行1 000 h，由于線束老化的失效機理模型為Arrhenius公式，故加速因子由加速應力水平下Arrhenius公式參數(shù)對正常應力水平下Arrhenius公式參數(shù)得到，如下式所示：
式中：AF—加速因子；
Tuse—正常使用環(huán)境條件下的溫度；
Tstress—加速條件下的環(huán)境溫度（單位為熱力學溫度K），
試驗中表觀活化能Ea取3.08（J/mol）；
R—摩爾氣體常量8.31 J/（mol·K），
Tuse=273+25= 298 K，Tstress=273+125=398 K，
代入加速因子計算公式得出加速因子AF約為22.76，由此可估算出線速老化壽命約為2.6年。
通過上述加速試驗結果，可得出進行10萬次的疲勞耐久試驗可模擬汽車線束15.9年的疲勞壽命，進行1 000 h的125 ℃高溫老化試驗可模擬汽車線束2.6年的老化壽命。在實際工程中，可根據(jù)不同種類的汽車線束和不同的使用環(huán)境要求進行特定的加速壽命試驗，研究方法供汽車行業(yè)在進行線束可靠性量化評價方面提供一定的借鑒和指導作用。
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展開 Abaqus Anand UMTA 腳本，用于芯片焊點壽命評估 ￥10
傳統(tǒng)的壽命預測多依賴經(jīng)驗曲線和統(tǒng)計公式，但在新材料體系、更復雜的器件結構以及多變工況下往往適用性不足。因此，行業(yè)逐漸轉向機理驅動的數(shù)值模擬：利用Abaqus平臺構建器件有限元模型，通過用戶子程序UMAT嵌入焊料真實的黏塑-蠕變本構行為，并結合ΔW（非彈性能量密度）、Δε（應變幅）等物理量作為壽命驅動參量，借助 Darveaux、Engelmaier或Coffin–Manson等壽命律建立“循環(huán)響應—失效壽命”的映射關系。這一方法不僅能揭示失效機理，還能在設計階段預測壽命分布，為結構優(yōu)化與可靠性提升提供科學依據(jù)。
展開 汽車高壓線束的加速試驗設計與疲勞壽命評估
按上述加速試驗方案對汽車線束進行加速壽命試驗，分別為疲勞耐久試驗和高溫老化試驗。疲勞耐久試驗進行到產(chǎn)品發(fā)生失效或者達到試驗時間停止，試驗時間為105s約為27.8 h，加速因子為105/20等于5 000，因此，疲勞壽命粗略估計為27.8 h×5 000，約為15.9年。高溫老化試驗在125 ℃試驗條件下進行1 000 h，由于線束老化的失效機理模型為Arrhenius公式，故加速因子由加速應力水平下Arrhenius公式參數(shù)對正常應力水平下Arrhenius公式參數(shù)得到，如下式所示：
式中：AF—加速因子；
Tuse—正常使用環(huán)境條件下的溫度；
Tstress—加速條件下的環(huán)境溫度（單位為熱力學溫度K），
試驗中表觀活化能Ea取3.08（J/mol）；
R—摩爾氣體常量8.31 J/（mol·K），
Tuse=273+25= 298 K，Tstress=273+125=398 K，
代入加速因子計算公式得出加速因子AF約為22.76，由此可估算出線速老化壽命約為2.6年。
通過上述加速試驗結果，可得出進行10萬次的疲勞耐久試驗可模擬汽車線束15.9年的疲勞壽命，進行1 000 h的125 ℃高溫老化試驗可模擬汽車線束2.6年的老化壽命。在實際工程中，可根據(jù)不同種類的汽車線束和不同的使用環(huán)境要求進行特定的加速壽命試驗，研究方法供汽車行業(yè)在進行線束可靠性量化評價方面提供一定的借鑒和指導作用。
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展開 汽車高壓線束的加速試驗設計與疲勞壽命評估
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泰科用70年經(jīng)驗告訴你如何獲得良好壓接（視頻），文章內(nèi)附壓接知識共享包，福利免費領?。?高壓連接器應用形式研究
從特斯拉Model3的高壓電氣系統(tǒng)探討高壓連接器的發(fā)展趨勢
特斯拉汽車高壓連接器形式研究及應用分析
談一下新能源汽車換電連接技術
新能源線束Linker，專注新能源汽車先進技術、高壓連接技術的公眾號，歡迎溝通交流學習。
展開 汽車線束的加速試驗設計與疲勞壽命評估
本文以汽車線束為研究對象，在明確汽車線束失效模式及失效機理的基礎上給出一個量化的加速試驗方案，來定量化的評估汽車線束的疲勞壽命及老化壽命，研究結果供汽車行業(yè)在評價汽車線束的可靠性量化特征方面提供一個一般性的研究思路。由于汽車線束實際工作環(huán)境的復雜性，失效存在多方面的影響因素，還需要對汽車線束在實際使用中發(fā)生的失效信息進行交叉校核來進一步量化汽車線束的可靠性壽命特征量。
CAE小記丨常用的機械疲勞壽命評估分析方法
根據(jù)斷裂力學的觀點，金屬結構件的疲勞破壞是由于主裂紋擴展到臨界尺寸而造成的，結構的壽命取決于結構危險部位裂紋的萌生與擴展。
該方法將疲勞斷裂過程分為三個階段：
一是構件在交變力作用下產(chǎn)生初始裂紋（初始裂紋定義至今仍無統(tǒng)一標準，習慣上為0.5-1mm）；
二是裂紋開始擴展，以致產(chǎn)生較大宏觀裂紋；
三是裂紋急劇擴展，迅速導致破壞，它的壽命往往很短，稱瞬間斷裂壽命，工程上不予考察
按裂紋產(chǎn)生的時間，又可將第一階段定義為始裂壽命，第二階段定義為裂紋擴展壽命（習慣上稱剩余壽命）。對壽命的度量一般以經(jīng)歷的循環(huán)荷載的次數(shù)來表示。該理論認為，疲勞極限是客觀存在的，也就是說，當構件承受的循環(huán)荷載幅值小于該構件材料的疲勞極限時，該構件不可能因產(chǎn)生裂紋導致破壞，即從疲勞壽命角度考察其壽命是無限的。此外疲勞壽命不僅與循環(huán)載荷幅值和材料物理、化學特性有關，還與載荷的變化頻率有關，故疲勞壽命有高周疲勞與低周疲勞之分。
前述名義應力法、局部應力一應變法等均是研究始裂壽命。而剩余壽命的研究，則較復雜。目前是一個熱點問題，工程界尚未提出普遍接受的評估手段。
近年來，斷裂力學理論得到了長足的發(fā)展，但是它還很不完善，斷裂失效的機理還不是十分清楚，所以要應用該理論得出簡單而準確可靠的疲勞壽命預測計算式還有待時日。
F
可靠性設計方法
可靠性設計方法是應用可靠性理論和設計參數(shù)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在給定的可靠性指標下，對零部件、設備或系統(tǒng)進行的設計。其目的是發(fā)現(xiàn)和確定產(chǎn)品存在的隱患和薄弱環(huán)節(jié)，通過預防和改進，提高產(chǎn)品的固有可靠性。
展開 利用sherlock進行快速熱循環(huán)疲勞評估
焊點疲勞簡介
焊點疲勞是循環(huán)載荷下焊點的失效。這種載荷可能有多種形式（例如跌落/震動，振動，溫度循環(huán)），其中電子設備中的大多數(shù)焊點疲勞是由熱-機械驅動的。在溫度循環(huán)期間，由于PCB和組件之間的熱膨脹系數(shù)（CTE）不匹配，在焊點中產(chǎn)生了應力。這導致焊點經(jīng)歷不可恢復的變形，該變形累積并導致裂紋和最終斷裂。
目前對焊點疲勞進行計算，通常包括三種方法：
（1）基于應變范圍的經(jīng)驗公式；
此方法直接通過經(jīng)驗公式計算應變的變化范圍。其中的計算參數(shù)c需要由大量測試結果擬合而成，而且公式中不能考慮板級和系統(tǒng)級的影響。
（2）基于應變能的有限元分析；
此方法需要采用有限元的手段計算應變能。其計算的精度較高，但是對于板級問題來說，由于模型太大，采用有限元計算的時間花費較多，因此通常也很難考慮到板級和系統(tǒng)級的影響。
（3）基于應變能的經(jīng)驗公式。
此方法兼顧了前面兩種方法的優(yōu)點，通過經(jīng)驗公式進行應變能的計算和焊點疲勞壽命的評估。Ansys Sherlock就是采用的這種方法，具體的算法和分析流程見下文。
Sherlock焊點疲勞算法
Sherlock在計算焊點疲勞時，通過失效物理的方式，采用基于應變能的經(jīng)驗公式。
展開 非金屬材料的高、低周壽命評估，受哪些因素影響？
試驗樣條疲勞壽命測試中
試驗條件
試驗依據(jù)相應標準進行，具體條件見表1。
表1 試驗條件
結果與討論
疲勞根據(jù)施加應力的大小和斷裂時已循環(huán)周次的高低，結構件的疲勞分為高周疲勞和低周疲勞。一般而言，斷裂時已循環(huán)周次小于5*104周次的疲勞稱為低周疲勞，低周疲勞的疲勞壽命較短，斷裂應力水平較高；而斷裂時已循環(huán)周次高于5*104周次的疲勞稱為高周疲勞，高周疲勞的疲勞壽命較長，斷裂應力水平較低。
本研究中，低周疲勞的應力我們選擇的是69MPa，高周疲勞的應力我們選擇的是46MPa。
加載頻率對低周疲勞壽命的影響
加載頻率與低周疲勞壽命的結果見表2。
表2 試驗條件
由表2可知，低周疲勞下試樣溫升隨頻率的增加而增加，而材料循環(huán)次數(shù)隨試樣溫升的增加而降低，循環(huán)次數(shù)隨頻率的增加而降低。
展開 干貨 | ANSYS Ncode焊縫疲勞壽命評估方法簡介
若采用網(wǎng)格點力方法，依據(jù)網(wǎng)格點力數(shù)據(jù)去推導焊趾和焊根單元邊中間點的平均膜應力和彎曲應力，進而可以計算焊趾和焊根上下表面的法向應力，用于做法向方向的疲勞壽命評估。當需要對焊喉部位進行壽命評估計算時，Ncode將基于焊縫單元的兩個焊縫邊計算應力值，然后平均到中心位置。網(wǎng)格力方法要求采用線性單元。
7. Ncode焊縫疲勞壽命評估算法評估了彎曲應力對總應力的貢獻度，根據(jù)占比大小取確定，焊縫為剛性或柔性，不同的彎曲力占比，需要采用不同的S-N材料曲線，軟件會根據(jù)彎曲應力比重S-N曲線進行自動插值處理。
ANSYS Ncode Designlife焊縫疲勞仿真流程
展開 