方形鋰電池的外部變形與電池壽命和安全息息相關(guān)。本文使用ANSYS APDL工具結(jié)合高精度光學(xué)傳感器完成了充放電過程中電池變形的精確計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，具有較高的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。作者來自于都靈理工大學(xué)機(jī)械與航空航天工程系。

概要

在這項(xiàng)工作中，提出了一個(gè)多尺度模型，能夠評(píng)估從活性材料的原子水平到方形磷酸鐵鋰-石墨電池的電池水平的體積變化。該模型按照以下步驟進(jìn)行尺度：晶格參數(shù)的變化作為鋰嵌入和隨之而來的晶格體積變形的函數(shù)；活性物質(zhì)顆粒變形；電極體積變化和孔隙率降低；通過有限元建模評(píng)估硬殼對(duì)整體電池厚度變化的影響。在實(shí)驗(yàn)方面，使用高精度光學(xué)傳感器在不同電流速率下測(cè)量棱柱形 LFP-石墨電池的厚度變化并對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)電極樣品進(jìn)行掃描電子顯微鏡分析，以測(cè)量模型參數(shù)并直觀地證明鋰離子電池中不同尺度的存在。最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了多尺度模型的結(jié)果。