锂离子电池极板冲裁毛刺的成形机理及对电池失效行为影响的研究

发布时间：2023-03-23 02:12

　　锂离子电池安全性能一直为大众关注,也是锂电池研究的重点。正、负极板是锂离子电池的重要组成部分,在冲裁过程中,极板可能会产生集流体毛刺过长的缺陷,影响电池的使用寿命与安全性能,而目前尚未有针对此问题的具体研究。本文结合实验与仿真,尝试从不同角度对锂离子电池极板的冲裁行为及其冲裁毛刺的影响进行研究,从而获得理论模型,并为实际生产过程提供指导性建议。(1)对正、负极板及组成进行力学性能试验,并进行力学建模。发现负极集流体(铜箔)的极限应力及应变明显比正极集流体(铝箔)高;在集流体两面涂布的电池材料层拉伸性能差,且具有明显的压缩行为;隔膜的拉伸行为存在各向异性。在有限元软件ABAQUS中对极板进行建模并仿真上述力学试验,最终确定模型使用符合实际情况的可压缩泡沫—金属—可压缩泡沫三层结构,层与层之间使用绑定连接。(2)在ABAQUS中使用极板材料模型进行冲裁过程仿真,并将其与实际冲裁对比。发现在冲裁过程中,脆弱的上下电池材料层对冲裁力起缓冲作用,使中层集流体受弯矩发生明显弯曲,并被拉裂,造成集流体毛刺过长现象;使用冲裁模型研究冲裁间隙与模具圆角大小对于冲裁集流体毛刺长度的影响,发现随着二者增加,...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池原理与安全性能研究
    1.3 锂离子电池力学性能与安全研究进展
    1.4 课题来源、本文研究内容
2 极板冲裁断面观察与力学性能测试
    2.1 本章使用的研究方法
    2.2 极板冲裁断面观察
    2.3 多层板冲裁简单二维模拟
    2.4 极板与隔膜力学性能测试
    2.5 本章小结
3 锂离子电池极板冲裁过程仿真分析
    3.1 本章使用的研究方法
    3.2 冲裁模型建立
    3.3 冲裁仿真结果分析
    3.4 工艺参数对极板冲裁毛刺长度影响的仿真研究
    3.5 本章小结
4 锂离子电池的压入失效分析
    4.1 极板冲裁毛刺缺陷电池的压入失效分析
    4.2 压入试验仿真
    4.3 本章小结
5 使用神经网络预测极板性能与冲裁行为关系的探索
    5.1 本章使用的研究方法
    5.2 获取神经网络输入数据
    5.3 神经网络模型建立
    5.4 结合蒙特卡洛模拟进行模型敏感性分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录一 攻读学位期间发表论文目录
附录二 文中使用的部分关键代码



本文编号：3768067