充放电过程中电池变形的精确计算与实验验证

方形锂电池的外部变形与电池寿命和安全息息相关。本文使用ANSYS APDL工具结合高精度光学传感器完成了充放电过程中电池变形的精确计算与实验验证，具有较高的工业应用价值。作者来自于都灵理工大学机械与航空航天工程系。

概要

在这项工作中，提出了一个多尺度模型，能够评估从活性材料的原子水平到方形磷酸铁锂-石墨电池的电池水平的体积变化。该模型按照以下步骤进行尺度：晶格参数的变化作为锂嵌入和随之而来的晶格体积变形的函数；活性物质颗粒变形；电极体积变化和孔隙率降低；通过有限元建模评估硬壳对整体电池厚度变化的影响。在实验方面，使用高精度光学传感器在不同电流速率下测量棱柱形 LFP-石墨电池的厚度变化并对结果进行统计分析。对电极样品进行扫描电子显微镜分析，以测量模型参数并直观地证明锂离子电池中不同尺度的存在。最后通过实验验证了多尺度模型的结果。

审核编辑：彭静