Effects of Hydrostatic Stress and Concentration-Dependent Elastic Modulus on Diffusion-Induced Stresses in Cylindrical Li-Ion Batteries

材料科学 弹性模量 复合材料 压力(语言学) 流体静力平衡 静水应力 半径 模数 圆筒应力 扩散 应力集中 热力学 有限元法 极限抗拉强度 物理 断裂力学 哲学 语言学 计算机安全 量子力学 计算机科学
作者
Zhansheng Guo,Tao Zhang,Hongjiu Hu,Yicheng Song,Junqian Zhang
出处
期刊:Journal of Applied Mechanics [ASM International]
卷期号:81 (3) 被引量:30
标识
DOI:10.1115/1.4025271
摘要

The effects of hydrostatic stress and concentration-dependent elastic modulus on diffusion-induced stress (DIS) in a cylindrical Li-ion battery are studied. It is found that the hydrostatic stress has little effect on the distribution of stresses but the change of elastic modulus has a significant effect on the distribution of stresses. The hydrostatic stress has little effect on the location of maximum hoop stress in active layer. The change of elastic modulus can slow down the trend with closing to the inner surface for the location of the maximum hoop stress in active layer with the thicker current collector or larger modulus of current collector and speed up the trend with closing to the outer surface with the smaller ratio of electrode radius to thickness. The current collector should be as thin and soft as possible when its premise strength is satisfied. The ratio of electrode radius to thickness should be preferably larger than 15.
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