Thermal and diffusion induced stresses of layered electrodes in the lithium-ion battery under galvanostatic charging

材料科学 离子 电池(电) 锂离子电池 锂(药物) 扩散 复合材料 热的 电极 热力学 化学 功率(物理) 医学 物理 有机化学 物理化学 内分泌学
作者
Xuwei Zhuang,Aibing Zhang,Baolin Wang,Ji Wang
出处
期刊:Journal of Thermal Stresses [Taylor & Francis]
卷期号:46 (12): 1313-1328 被引量:3
标识
DOI:10.1080/01495739.2023.2270001
摘要

During the charging process of a lithium-ion battery, heat generation and volume changes occur, leading to internal stresses between the active plates and current collectors due to thermal and diffusivity mismatch. Excessive stresses can result in electrode fracture, causing mechanical and electrical failures of the battery. This paper presents analytical solutions for the temperature and concentration distribution inside the lithium-ion battery during galvanostatic charging, and the associated thermal and diffusion induced stresses of layered electrode are also predicted. Numerical analysis demonstrates the importance of considering the generated heat during electrochemical charging when assessing the stress state of the electrodes. To prevent thermal runaway, it is crucial to ensure efficient heat dissipation during high-current charging. The maximum stress is observed at the lateral surfaces of the active plates, highlighting the significance of thermal stress in reducing the diffusion induced stress. Furthermore, employing a current collector with a higher coefficient of thermal expansion and lower elastic modulus can mitigate the overall stress on the active plate. This paper offers a valuable theoretical model for parametric studies and optimization of charging strategies for lithium-ion batteries.

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
刚刚
我是老大的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
科目三的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
烟花的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
小马甲的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
田様的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
李爱国的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
Ava的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
星辰大海的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
Liii的应助被忧虑的青旋采纳,获得10
3秒前
3秒前
3秒前
zc发布了新的文献求助10
4秒前
卫冕发布了新的文献求助10
4秒前
snitch完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
ww完成签到,获得积分10
5秒前
事缓则圆完成签到 ,获得积分10
6秒前
yy发布了新的文献求助10
6秒前
Yeahxy11发布了新的文献求助10
6秒前
Tenax完成签到,获得积分20
6秒前
王六六完成签到,获得积分10
6秒前
大晗完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
JamesPei的应助被MG采纳,获得30
7秒前
自信紫蓝完成签到 ,获得积分10
7秒前
LC完成签到,获得积分10
7秒前
我是老大的应助被AdamJie采纳,获得10
7秒前
DrBin1发布了新的文献求助10
7秒前
daision发布了新的文献求助10
8秒前
无极微光的应助被中华大团团采纳,获得20
8秒前
舒心的山河完成签到,获得积分10
10秒前
马岩婷完成签到,获得积分10
10秒前
邬从云发布了新的文献求助10
10秒前
哭泣朝雪完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
10秒前
精明一寡发布了新的文献求助10
11秒前
Felixsun发布了新的文献求助20
11秒前
Akim的应助被明日秋风采纳,获得10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Spec 401: Standards for Jet Fuel Facility and Equipment Commissioning and Flushing at Airports, 2026.1 (Original Issue) 1000
Spec 103: Standard for Jet Fuel Quality Control at Airports, Revision 2026.1 1000
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Topological Photonics: Fundamentals and Applications 500
5th World Conference on Detergents: Reinventing the Industry : Opportunities and Challenges 500
Les Mots du discours 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 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8098196
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9508575
关于积分的说明 21467005
捐赠科研通 7673072
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3407413
关于科研通互助平台的介绍 2535414
邀请新用户注册赠送积分活动 2447029