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)合高精度光學傳感器完成了充放電過程中電池變形的精確計算與實驗驗證，具有較高的工業(yè)應用價值。作者來自于都靈理工大學機械與航空航天工程系。

概要

在這項工作中，提出了一個多尺度模型，能夠評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；通過有限元建模評估硬殼對整體電池厚度變化的影響。在實驗方面，使用高精度光學傳感器在不同電流速率下測量棱柱形 LFP-石墨電池的厚度變化并對結(jié)果進行統(tǒng)計分析。對電極樣品進行掃描電子顯微鏡分析，以測量模型參數(shù)并直觀地證明鋰離子電池中不同尺度的存在。最后通過實驗驗證了多尺度模型的結(jié)果。