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集流体塑性变形对锂离子电池双层电极中锂扩散和应力的影响

宋旭 陆勇俊 石明亮 赵翔 王峰会

集流体塑性变形对锂离子电池双层电极中锂扩散和应力的影响

宋旭, 陆勇俊, 石明亮, 赵翔, 王峰会
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  • 针对锂离子电池双层电极结构,建立了综合考虑锂扩散、应力、浓度影响的材料属性及集流体弹塑性变形的理论模型.基于所建立的模型,主要研究了在充电过程中集流体可能发生的塑性变形对电极中锂扩散及应力的影响.数值结果表明集流体的塑性变形会减弱其对活性层的约束,这不仅使得集流体和活性层中的应力得到明显缓解,而且还促进了锂在活性层中的扩散,提高了活性层的有效容量.与此同时,研究了集流体的屈服强度和塑性模量这两个参数的影响,结果表明,较小的屈服强度和较小的塑性模量能进一步弱化约束,松弛电极活性层中的应力,并增加其有效充电容量.研究结果为分层电极的结构设计和性能优化提供了一定的参考.
      通信作者: 王峰会, fhwang@nwpu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11372251,11572253)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-20
  • 修回日期:  2018-04-10
  • 刊出日期:  2019-07-20

集流体塑性变形对锂离子电池双层电极中锂扩散和应力的影响

  • 1. 西北工业大学力学与土木建筑学院, 仿生与先进能源研究中心, 西安 710129
  • 通信作者: 王峰会, fhwang@nwpu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11372251,11572253)资助的课题.

摘要: 针对锂离子电池双层电极结构,建立了综合考虑锂扩散、应力、浓度影响的材料属性及集流体弹塑性变形的理论模型.基于所建立的模型,主要研究了在充电过程中集流体可能发生的塑性变形对电极中锂扩散及应力的影响.数值结果表明集流体的塑性变形会减弱其对活性层的约束,这不仅使得集流体和活性层中的应力得到明显缓解,而且还促进了锂在活性层中的扩散,提高了活性层的有效容量.与此同时,研究了集流体的屈服强度和塑性模量这两个参数的影响,结果表明,较小的屈服强度和较小的塑性模量能进一步弱化约束,松弛电极活性层中的应力,并增加其有效充电容量.研究结果为分层电极的结构设计和性能优化提供了一定的参考.

English Abstract

参考文献 (35)

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