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锂离子电池充放电过程电极裂纹扩展分析

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采用基于有限变形理论和扩散诱导应力假设的本构方程,建立了三维直角坐标下张量形式的锂离子扩散—应力耦合模型.利用有限元法,结合断裂理论中的K准则,判定裂纹的开裂.将该模型应用到柱形电极和球形电极上,在其中添加三维裂纹,研究应力强度因子与裂纹尺寸的关系;并结合材料的断裂韧性,得到了裂纹开裂的临界尺寸amin.研究发现:电极中长度超过临界尺寸的裂纹将扩展,柱形电极中沿轴向发展的裂纹将持续扩展直至贯穿,沿径向发展的裂纹将逐渐稳定不会贯穿;球形电极中的裂纹也将逐渐稳定,贯穿与否取决于电极尺寸.且该三维模型不仅仅限于轴对称情况,还适用于包含任意缺陷形式的颗粒电极,具有普遍意义.研究成果可对颗粒电极内部缺陷筛查提出优化建议.
Analysis of electrode crack propagation in Lithium battery during charge process

张本龙、李嘉颖、许泽、刘玉岚、王彪

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中山大学航空航天学院,广东深圳518107

中山大学物理学院,广东广州510275

锂离子电池 扩散诱导应力 裂纹扩展 K准则

国家自然科学基金国家自然科学基金

1123201511572355

2022

10.13471/j.cnki.acta.snus.2021B040

中山大学学报(自然科学版)(中英文)
中山大学

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CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.608
ISSN：0529-6579
年,卷(期)：2022.61(3)
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