考虑介质膨胀速率的锂离子电池管状电极中扩散诱导应力及轴向支反力分析

• 作者: 张锴 彭颖吒 徐咏川 李泳 郑百林
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 锂离子电池 介质膨胀速率 扩散诱导应力 欧拉屈曲
• 年，卷（期）: 2018,（7）
• 所属期刊栏目: 总论
• 页码范围: 18-25
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.67.20172288

摘要

硅作为锂离子电池阴极材料相对于传统负极材料具有高比容量,价格低廉等优势.本文针对充电过程中锂离子电池中电极建立力学模型和扩散模型,并在扩散模型引入考虑介质膨胀速率的影响.以硅空心柱形电极为例,分析了恒流充电下介质膨胀速率对电极中扩散诱导应力分布的影响,并研究了不同内外半径比、充电速率、材料参数以及锂化诱导软化系数(lithiation induced softening factor,LISF)对轴向的支反力达到临界欧拉屈曲力所需时间的影响.结果表明,随着电极中锂浓度上升,介质膨胀速率对应力分布的影响增大,对轴向的支反力影响较小.弹性模量和应力成正比,但其与轴向的支反力达到临界欧拉屈曲力所需时间无关;扩散系数与所需时间成反比;偏摩尔体积增大时,达到临界屈曲力所需时间减少;随着LISF绝对值增大,完全锂化时轴向力降低.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	郑百林	同济大学航空航天与力学学院	118	744	14.0	21.0
2	李泳	同济大学航空航天与力学学院	5	10	2.0	3.0
3	彭颖吒	同济大学航空航天与力学学院	3	5	2.0	2.0
4	张锴	香港科技大学机械与航空航天工程学系	1	2	1.0	1.0
5	徐咏川	同济大学航空航天与力学学院	2	2	1.0	1.0