力学季刊

作者：张育维, 张锴, 郑百林

关键词：三元多晶颗粒；外加压力；断裂行为；FDEM

部分实验发现，对锂离子电池在充放电过程中施加一定外部压力可以提高循环性能，但压力是如何影响活性颗粒的断裂机理仍有待探究．对锂电池施加的外力往往会以两种形式传递到电极颗粒上：一种是通过电池密闭空间中的气体和液体的压缩均匀传递到活性颗粒表面；另外一种是通过电池外壳作用在电极材料上，并通过粘结剂传递到活性颗粒上．本文基于有限离散元(Finite-Discrete Element Method, FDEM)建立了有限变形下的扩散诱导断裂模型，分析三元正极多晶颗粒在嵌锂扩散过程中受外加压力作用时的断裂行为．数值结果表明，对于两类外力传递模型，较小的均布压力都无法将颗粒中心的拉应力降低到不开裂的水平，仍有少量中心裂纹出现；而较大的均布压力使活性颗粒内部的最大主应力变为压应力，对活性颗粒内部结构完整的保持有更好的效果．增加外加压力的大小会使活性颗粒由扩散诱导产生的拉应力全部转化为压应力，避免了拉应力导致的裂纹，抑制了活性颗粒在锂化过程中的裂纹扩展．

来源：2024年第4期

《力学季刊》期刊编辑部

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