Dynamic responses of cylindrical lithium-ion battery under localized impact loading

离子 锂(药物) 材料科学 电池(电) 锂离子电池 结构工程 汽车工程 物理 工程类 热力学 医学 功率(物理) 量子力学 内分泌学
作者
Xinchun Zhang,Zixuan Huang,Yulin Wang,Su-fen Zhang,Tao Zhang,Liqiang An,Qinglong Wang
出处
期刊:Mechanics of Advanced Materials and Structures [Taylor & Francis]
卷期号:32 (6): 1141-1150 被引量:6
标识
DOI:10.1080/15376494.2024.2359648
摘要

Engineering problems, such as fire and explosion caused by mechanical damage, have restricted the further development of lithium-ion batteries (LIBs). The paper aims to present an effective method for studying the impact responses of cylindrical LIBs under localized impact loadings. An impact model in which the cell is simplified to a beam is developed considering the interaction between bending and stretching. The membrane factor (fn) of the beam with a circular cross-section is introduced, and then the motion control equations for the cell with large deformation are derived. The accuracy of the theoretical method is verified based on the results from the mass block impact experiment and finite element simulation. A method for cell failure detection is established based on the force-displacement-voltage response from the impact experiment. It is shown that higher impact velocities and smaller punch widths increase cell deformation. Moreover, a larger punch mass results in greater displacement when the impact energy remains unchanged, and the strengthening tendency increases with the punch width. The research will provide theoretical guidance for the safety assessment and dynamic optimization design of LIBs.

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