锂离子电池三元正极核-壳结构的电化学-力学模拟

苟蕾; 杨哲祺; 余金花; 樊小勇; 李东林; 李辉

高等学校化学学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (09) : 155 -164.

苟蕾, 杨哲祺, 余金花, 樊小勇, 李东林, 李辉

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摘要

利用有限元模拟技术构建了电化学-力学耦合的三维多物理场锂离子电池模型,进而获得了核-壳正极在放电过程中Li+浓度、应变和应力的分布与演变情况,并研究了放电结束时不同放电倍率、壳厚度和核粒径对应变和应力的影响.结果表明,颗粒中心及核-壳界面处的应力在放电初期迅速达到最大值,然后随着Li+扩散过程的进行,应力逐渐减小.另外,黏结剂和相邻颗粒对电极应力分布有显著影响.减小放电速率和核粒径以及增加壳厚度能够降低电极中的应力.研究结果可为核-壳正极结构的设计与优化以及锂离子电池放电策略提供参考.