Multi-scale mechanical-electrochemical coupled modeling of stress generation and its impact on different battery cell geometries

电化学 电池(电) 压力(语言学) 锂(药物) 材料科学 电化学电池 电极 变形(气象学) 锂离子电池 电化学动力学 纳米技术 机械工程 复合材料 化学 工程类 功率(物理) 物理 内分泌学 哲学 物理化学 医学 量子力学 语言学
作者
J. H. Shin,Yoon Koo Lee
出处
期刊:Journal of Power Sources [Elsevier BV]
卷期号:595: 234064-234064 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.jpowsour.2024.234064
摘要

Lithium-ion batteries are available in three primary configurations: cylindrical, prismatic, and pouch cells. The distinct shapes of these formats introduce variations in electrochemical performance and mechanical response. This study extensively investigates the influence of cell format on electrochemical and mechanical responses, expanding investigations with higher C-rates and next-generation battery materials exhibiting significantly larger expansion ratios. To the best of our knowledge, no simulation studies on large-scale cell format comparisons comprehensively considering the electrochemical and mechanical responses of the electrode design currently exist, especially for high expansion ratio materials. A physics-based 2D model integrating particles, electrodes, and cell levels was employed to achieve this, unraveling the interplay between mechanical and electrochemical reactions. Although stress improved electrochemical performance, the impact of geometric differences appeared minimal. However, significant volume expansion reduces the electrochemical performance and highlights format-driven variations, with pouch cells demonstrating superior electrochemical performance, followed by prismatic and cylindrical cells at 1C. The stress and strain patterns mimicked the concentration distributions, while the circular regions introduced uneven stress and deformation. Therefore, ensuring cell safety requires thicker separators in high-strain circular areas. This study presents a safe cell design, encompassing considerations of electrochemical and mechanical responses in current lithium-ion batteries and next-generation technologies.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
乐在奇中完成签到,获得积分10
刚刚
鳗鱼摇伽完成签到,获得积分10
刚刚
薄皮核桃发布了新的文献求助30
1秒前
其7完成签到,获得积分10
1秒前
冥王星发布了新的文献求助10
1秒前
风中的哈密瓜完成签到,获得积分10
1秒前
回忆告白完成签到,获得积分10
2秒前
小红完成签到,获得积分10
2秒前
小巧的绮完成签到,获得积分10
2秒前
陈木木完成签到,获得积分10
2秒前
冷艳的班应助绿色采纳,获得10
2秒前
狂野的老黑完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
阿弥陀佛完成签到,获得积分10
3秒前
小婷完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
握勒歌兜完成签到,获得积分10
3秒前
小鹿完成签到,获得积分10
3秒前
薛定谔的加菲猫完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
烽火发布了新的文献求助10
3秒前
hello_25baby发布了新的文献求助10
4秒前
参商发布了新的文献求助30
5秒前
今后应助搞怪绿柳采纳,获得10
5秒前
好货分享完成签到,获得积分10
5秒前
syf完成签到,获得积分10
6秒前
研友_VZG7GZ应助科研狗采纳,获得30
6秒前
6秒前
凶狠的雁芙完成签到,获得积分10
7秒前
小二郎应助秦时明月采纳,获得10
7秒前
JYYJ完成签到,获得积分10
8秒前
清风发布了新的文献求助10
8秒前
大知闲闲完成签到,获得积分10
8秒前
Yuzhang21发布了新的文献求助10
9秒前
hcy完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
10秒前
阔达语儿完成签到,获得积分10
10秒前
silence完成签到 ,获得积分10
10秒前
TL完成签到,获得积分10
10秒前
高分求助中
Introduction to Helicopter and Tiltrotor Flight Simulation, Second Edition 2000
Overcoming Stigma and Bias in Obesity Management 800
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Materials selection in mechanical design 500
Bounds for Statistical Estimation in Semiparametric Models 500
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6487651
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8285965
关于积分的说明 17673151
捐赠科研通 5576486
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2913640
邀请新用户注册赠送积分活动 1890642
关于科研通互助平台的介绍 1748198