摘要
为了研究不同堆积角度锂电池模组的机械安全性,采用试验与仿真相结合的方法,对其在准静态条件下的力学特性与失效行为进行了研究.首先,对单体18650锂离子电池进行准静态径向压缩试验,采用ABAQUS软件建立单体18650锂离子电池的有限元模型,根据最大等效塑性应力法则,获取后续研究的短路判断依据.然后,为验证有限元模型对电池模组仿真的可行性,建立了电池数量较少、堆积角度为180°与120°的电池模组单元在准静态载荷下的有限元模型,并采用SUNS万能试验机、KEYSIGHT电压测量设备以及SONYFDR-AX4高清摄影仪搭建了试验系统,进行了准静态径向压缩试验;最后,建立了堆积宽度和层数为6×6,堆积角度分别为180°、120°、90°、60°的锂离子电池模组进行准静态径向压缩的仿真,通过对得到的载荷-位移曲线、Von-Mises应力云图与等效塑性应变云图进行分析来研究电池模组的力学特性.研究结果表明:堆积密度越大的电池模组,短路前所能承受的载荷越大,当堆积角度为60°时电池模组密度最大,短路时所受载荷最大,最大值达到602.4 kN,压缩位移与总长度比为41.43％.通过等效塑性应变云图与Von-Mises应力云图发现,堆积角度为60°的电池模组等效塑性应变与所受的应力最为均匀,纵向上电池的形变量更小,最不容易发生短路.
基金项目
陕西省科技厅重点研发计划(2021GY-321)
浙江省自然科学基金(LY20A020004)
陕西省秦创原交通新能源与先进动力"科学家+工程师"队伍建设项目()
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维普
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