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张斌鹏 (张斌鹏.) | 吕炎 (吕炎.) | 宋国荣 (宋国荣.) | 高杰 (高杰.) | 李永春 (李永春.) | 何存富 (何存富.)

Abstract:

采用有限元法分别对锂离子电池的荷电状态(state of charge,SOC)、内部缺陷(气泡缺陷、析锂缺陷和浸润不完全缺陷)与超声透射特性之间的影响规律进行了仿真分析.首先,利用Voronoi多边形建立了锂离子电池内部的多层多孔结构;其次,在仿真过程中,通过改变正负极材料的力学参数(杨氏模量和密度)实现了锂离子电池不同荷电状态下超声透射特性的提取.仿真结果表明,随着荷电状态的增加,快纵波的声强幅值和慢纵波的声强幅值均呈现线性增加的规律,慢纵波的渡越时间呈现线性减小的规律.随后,对锂离子电池内部不同缺陷形式进行仿真分析.通过对比正常电池和缺陷电池的声透射信息可以发现:当锂离子电池底部存在气泡缺陷时,透射信号的声强幅值显著衰减,且随着气泡厚度的增加,声强幅值的衰减也在增加;此外,随着气泡位置的改变,透射信号的声强幅值也呈现规律性变化;当锂离子电池内部存在析锂缺陷时,透射信号的声强幅值和渡越时间均随着析锂厚度的增加而逐渐减小;当锂离子电池内部存在浸润不完全缺陷时,仿真模型将退化为单相多孔介质,频域中也只存在一个频率成分,且声强幅值存在衰减.研究内容解决了用有限元法对锂离子电池荷电状态、内部缺陷进行模拟处理的问题,且慢纵波波速的仿真结果与理论结果吻合良好.

Keyword:

有限元仿真 超声透射 锂离子电池 缺陷 Voronoi多边形 荷电状态

Author Community:

  • [ 1 ] [宋国荣]北京工业大学
  • [ 2 ] [高杰]北京工业大学
  • [ 3 ] [张斌鹏]北京工业大学
  • [ 4 ] [李永春]台湾成功大学机械工程系,台湾 台南 701
  • [ 5 ] [吕炎]北京工业大学
  • [ 6 ] [何存富]北京工业大学

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Source :

北京工业大学学报

ISSN: 0254-0037

Year: 2025

Issue: 3

Volume: 51

Page: 258-268

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