鋰離子電池膨脹分析
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鋰離子電池作為電化學儲能的載體,在使用過程中不斷發生化學反應,導致鋰離子電池的內部結構和外部形狀發生變化。鋰離子電池在多次充放電循環過程中,一系列的物理化學變化會在電池內部形成壓力效應。

鋰離子電池膨脹分為可逆膨脹和不可逆膨脹:鋰離子的嵌入和脫嵌導致電池材料的膨脹與收縮引起的可逆膨脹;不可逆的反應沉淀物導致電池電極體積增加永久膨脹。實際工程應用中,鋰離子電池內部顆粒膨脹最終表現為宏觀的電芯體積變化,因而可以從電芯層級的膨脹入手,可減小模型的復雜程度。
那么如何測量電芯膨脹?
現階段常規方法是用千分尺測量電芯厚度變化,或者精確一點設備就是激光位移測量。
如何確定電芯膨脹系數?
在很多學者研究中,可將電芯膨脹和熱膨脹類似,因此模擬采用了熱膨脹分析,那么電芯膨脹系數的獲得就是熱膨脹系數的獲得,需要注意的是電芯膨脹包含了鋰離子嵌入負極產生的膨脹和熱膨脹兩方面。涉及內容很多,這里一時說不完。常規的實驗做法是測量電芯在充電在厚度方向的應變,同時觀測電芯溫升,有了這兩方面數據就可以得出等效熱膨脹系數,這是有研究論證的。
涉及學科:要做到精確的電芯膨脹那就涵蓋了電化學、熱、結構這三方面,電化學分析主要分析電芯內部反應變化,可獲得精確熱量分布;熱分析就是要確定電芯溫度分布,電芯實際發熱是不均勻的,特別是成組后;結構分析就是強度這些了
總之,膨脹對現在大容量電芯影響較大,特別是成組后,需要有合適的熱管理和結構防護。
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