锂离子电池三元正极核-壳结构的电化学-力学模拟

苟蕾, 杨哲祺, 余金花, 樊小勇, 李东林, 李辉

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高等学校化学学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (09) : 155-164.

锂离子电池三元正极核-壳结构的电化学-力学模拟

  • 苟蕾, 杨哲祺, 余金花, 樊小勇, 李东林, 李辉
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摘要

利用有限元模拟技术构建了电化学-力学耦合的三维多物理场锂离子电池模型,进而获得了核-壳正极在放电过程中Li+浓度、应变和应力的分布与演变情况,并研究了放电结束时不同放电倍率、壳厚度和核粒径对应变和应力的影响.结果表明,颗粒中心及核-壳界面处的应力在放电初期迅速达到最大值,然后随着Li+扩散过程的进行,应力逐渐减小.另外,黏结剂和相邻颗粒对电极应力分布有显著影响.减小放电速率和核粒径以及增加壳厚度能够降低电极中的应力.研究结果可为核-壳正极结构的设计与优化以及锂离子电池放电策略提供参考.

关键词

锂离子电池 / 核-壳结构 / 有限元 / 电化学 / 扩散应力

中图分类号

TM912

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苟蕾, 杨哲祺, 余金花, 樊小勇, 李东林, 李辉. 锂离子电池三元正极核-壳结构的电化学-力学模拟. 高等学校化学学报. 2024, 45(09): 155-164

基金

国家自然科学基金(批准号:22179011); 咸阳市秦创原科技创新专项(批准号:L 2022-QCYZX-GY-005); 陕西省重点研发计划项目(批准号:2023-YBGY-445); 陕西省教育厅服务地方专项计划项目(批准号:22JE001)资助

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