压缩/弯曲工况下温度对锂离子电池机械完整性影响研究

发布时间：2023-03-18 22:40

　　电动汽车因其节能环保的优点而受到众多汽车企业和研究机构的关注,锂离子电池在电动车辆中被广泛用作动力源。这些高功率的移动电池组可能会暴露在各种极端环境中。由碰撞或其他极端情况引起的外力有可能导致电池局部损坏或内部短路,并带来严重后果,如产生烟雾或电池组燃烧。因此,电动车辆安全的各种工作环境和机械负载条件下的电池性能非常重要。本文以电动汽车常用的18650电池为对象,探究了在其工作过程中,不同环境温度与放电状态对有钢芯与无钢芯两种不同18650电池机械性能的影响,主要成果如下:1.对无钢芯的18650电池进行了电学性能测试,结果表明:在1.2A、2.4A和3.6A的电流下,电池的稳定性与循环性都较好,温度在放电时升高,充电时下降,且温升大小与电流成正比。2.针对环境温度与工作电流两个参数对无钢芯电池进行了平板压缩试验,结果表明:工作电流对于无钢芯电池试验结果无明显影响,温度的升高导致电池短路位置的前移与峰值力的降低,且温度与短路位置、峰值力呈指数函数关系。基于材料特性,建立电池均质化有限元模型,仿真结果表明:电池的短路是加载后期内卷芯的破裂引起,而内卷芯的破裂是加载过程中卷芯内部集中应力导...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 动力电池研究背景与研究现状
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 热特性研究与建模
        1.2.2 机械完整性研究与建模
        1.2.3 电池短路特性研究
        1.2.4 电池构件性能研究
    1.3 本文创新点与研究内容
        1.3.1 本文创新点
        1.3.2 本文研究内容
第2章 锂离子电池分类介绍与电学性能测试
    2.1 锂离子电池分类及结构
        2.1.1 锂离子电池分类
        2.1.2 锂离子电池结构
    2.2 锂离子电池工作原理与性能参数
        2.2.1 锂离子电池工作原理
        2.2.2 锂离子电池性能参数
    2.3 本文电池参数介绍
    2.4 锂离子电池性能测试
    2.5 本章小结
第3章 无钢芯电池压缩试验与失效仿真分析
    3.1 压缩试验设计与准备
        3.1.1 温度与工作电流参数设计
    3.2 压缩试验过程与结果
        3.2.1 平板压缩试验过程
        3.2.2 平板压缩试验结果
    3.3 试验结果分析与数学模型建立
        3.3.1 压缩试验结果分析
        3.3.2 峰值力、短路位移与温度数学模型建立
    3.4 材料试验与有限元仿真
        3.4.1 外壳与内卷芯材料试验
        3.4.2 均质化模型建立
        3.4.3 内短路机理分析
    3.5 本章小结
第4章 无钢芯电池三点弯试验与仿真分析
    4.1 三点弯试验设计与准备
        4.1.1 温度与电流试验参数设计
    4.2 弯曲试验过程与结果
        4.2.1 三点弯曲试验过程
        4.2.2 三点弯曲试验结果
    4.3 弯曲试验结果分析与数学模型建立
        4.3.1 三点弯曲试验结果分析
        4.3.2 峰值力、峰值点位移与温度关系曲线拟合
    4.4 模型建立与失效机理分析
        4.4.1 均质化有限元模型仿真
        4.4.2 压缩与弯曲失效机理综合分析
    4.5 本章小结
第5章 有钢芯电池压缩与曲试验测试和分析
    5.1 有钢芯电池基本参数介绍
    5.2 压缩与弯曲试验设计与准备
    5.3 试验过程与结果
        5.3.1 压缩与弯曲试验过程
        5.3.2 压缩与弯曲试验结果
    5.4 两种电池试验结果对比与分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
致谢



本文编号：3764010