發(fā)布時(shí)間：2017-05-01 20:04

  本文關(guān)鍵詞：幾種鋰離子電池電極結(jié)構(gòu)的電學(xué)與力學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋰離子電池是一種能反復(fù)使用的可充電電池,在工作過(guò)程中鋰離子在兩個(gè)電極之間不斷進(jìn)行著脫嵌——移動(dòng)——嵌入的循環(huán)過(guò)程。伴隨該過(guò)程,電極結(jié)構(gòu)的力學(xué)變形將與鋰離子的擴(kuò)散行為耦合影響。這一耦合效應(yīng)往往與電極的材料與結(jié)構(gòu)特性密切相關(guān),決定著鋰離子電池的容量,使用壽命等重要指標(biāo)。本論文圍繞幾種電極結(jié)構(gòu)的電學(xué)與力學(xué)性能展開(kāi)研究,建立了電極結(jié)構(gòu)連續(xù)介質(zhì)力學(xué)變形與離子擴(kuò)散耦合的理論模型,利用有限元仿真對(duì)所建立的模型進(jìn)行了定量分析,取得了如下創(chuàng)新性研究成果:首先,建立了柱形鋰離子電池電極在充電過(guò)程中電極結(jié)構(gòu)變形與鋰離子在電極結(jié)構(gòu)內(nèi)部擴(kuò)散行為的耦合理論模型,通過(guò)有限元軟件進(jìn)行定量仿真模擬計(jì)算,驗(yàn)證了電極表面“鎖死”現(xiàn)象。通過(guò)改變各種材料參數(shù),得出了它們對(duì)擴(kuò)散過(guò)程的影響趨勢(shì)。較大的無(wú)應(yīng)力影響擴(kuò)散系數(shù),較小的彈性模量、泊松比、偏摩爾體積都有利于電池的擴(kuò)散,并可以有效的推遲表面“鎖死”現(xiàn)象的發(fā)生。其次,構(gòu)建中空柱形電極模型,通過(guò)改變中空電極內(nèi)部孔洞的尺寸,發(fā)現(xiàn)了電極內(nèi)部最大壓應(yīng)力在內(nèi)部孔洞邊長(zhǎng)為某一特定值時(shí)達(dá)到最小,同時(shí)其發(fā)生“鎖死”現(xiàn)象的時(shí)間也適中,綜合考慮其可能是中空柱形電極的最優(yōu)化方案。在此基礎(chǔ)上,本文還分別討論了針對(duì)中空電極的三種不同的充電模式,通過(guò)對(duì)比發(fā)生“鎖死”現(xiàn)象前電極輸入的總電量,得到了充電模式的優(yōu)化方案。另外,考慮分層結(jié)構(gòu)電極,表面采用彈性模量較小的材料制作,發(fā)現(xiàn)表層結(jié)構(gòu)厚度越大,電極內(nèi)部的最大壓應(yīng)力越小,同時(shí)“鎖死”現(xiàn)象也大幅延后。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 表面“鎖死”現(xiàn)象 擴(kuò)散誘導(dǎo)應(yīng)力 中空電極結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-12
• 1.1 鋰電池發(fā)展簡(jiǎn)史7
• 1.2 鋰電池簡(jiǎn)介7-9
• 1.3 鋰電池電極研究進(jìn)展簡(jiǎn)介9-11
• 1.4 本文的主要工作11-12
• 第二章 柱形電極模型構(gòu)建12-18
• 2.1 柱形電極彈性-擴(kuò)散耦合方程12-15
• 2.2 利用Comsol Multiphysics軟件構(gòu)建電極模型15-17
• 2.3 本章小結(jié)17-18
• 第三章 電極材料性質(zhì)參數(shù)分析18-47
• 3.1 計(jì)算結(jié)果各項(xiàng)指標(biāo)初步分析18-32
• 3.2 D_0對(duì)擴(kuò)散過(guò)程的影響32-35
• 3.3 β 對(duì)擴(kuò)散過(guò)程的影響35-39
• 3.4 μ 對(duì)擴(kuò)散過(guò)程的影響39-42
• 3.5 Ω 對(duì)擴(kuò)散過(guò)程的影響42-44
• 3.6 本章小結(jié)44-47
• 第四章 幾種電極結(jié)構(gòu)的電學(xué)與力學(xué)性能分析47-62
• 4.1 中空柱形電極孔洞尺寸對(duì)充電過(guò)程的影響47-54
• 4.2 充電模式對(duì)充電過(guò)程的影響54-58
• 4.3 分層電極結(jié)構(gòu)性能分析58-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 第五章 結(jié)束語(yǔ)62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 致謝68

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1 趙健,楊維芝,趙佳明;鋰離子電池的應(yīng)用開(kāi)發(fā)[J];電池工業(yè);2000年01期

2 ;如何正確使用鋰離子電池[J];電子科技;2000年09期

3 ;我國(guó)第一條現(xiàn)代化鋰離子電池生產(chǎn)線在濰坊建成投產(chǎn)[J];電池工業(yè);2001年01期

4 陳洪超;李相東;;鋰離子電池原理、研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J];軍事通信技術(shù);2001年01期

5 ;新型鋰離子電池[J];炭素技術(shù);2002年03期

6 朱曉軍;;全球最薄鋰離子電池[J];家庭電子;2002年03期

7 啟明;高容量鋰離子電池負(fù)極[J];金屬功能材料;2003年01期

8 楊捷;鋰離子電池的特點(diǎn)與使用[J];現(xiàn)代電視技術(shù);2003年05期

9 周園 ,韓金鐸;鋰離子電池:機(jī)遇與挑戰(zhàn)共存——參加“鋰離子電池與電動(dòng)車(chē)”研討會(huì)有感[J];鹽湖研究;2003年02期

10 石保慶;鋰離子電池的必測(cè)項(xiàng)目——電池平臺(tái)[J];中國(guó)無(wú)線電管理;2003年01期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 許名飛;郭永興;李新海;吳顯明;;鋰離子電池氣脹問(wèn)題探析[A];第十二屆中國(guó)固態(tài)離子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

2 王宏偉;鄧爽;肖海清;王超;楊宗輝;施亞申;;鋰離子電池誤使用的安全檢測(cè)與分析[A];2011年全國(guó)失效分析學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

3 劉勇;盤(pán)毅;謝凱;蘆偉;;鋰離子電池的存儲(chǔ)性能研究[A];第30屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

4 張俊乾;;鋰離子電池中的擴(kuò)散應(yīng)力和破壞[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

5 康慨;戴受惠;萬(wàn)玉華;王樹(shù)安;;我國(guó)鋰離子電池的研究與發(fā)展[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識(shí)創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（上冊(cè)）[C];2001年

6 張千玉;馬曉華;;二甲苯用作鋰離子電池過(guò)充保護(hù)添加劑的研究[A];第二十八屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

7 張千玉;馬曉華;;新型鋰離子電池過(guò)充保護(hù)添加劑的研究[A];第二十八屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

8 朱靜;于申軍;陳志奎;何顯能;周永超;李賀;;水分對(duì)鋰離子電池性能的影響研究[A];第二十八屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

9 崔少華;楊曉民;;圓型鋰離子電池滲液不良分析[A];自主創(chuàng)新與持續(xù)增長(zhǎng)第十一屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)論文集（2）[C];2009年

10 李琳琳;王斌;吳宇平;T.van Ree;;甲基苯基二-(甲氧二乙基)硅烷用作鋰離子電池功能性添加劑的研究[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李壯;新國(guó)標(biāo)9月實(shí)施鋰電池門(mén)檻加高[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2005年

2 劉碧瑪;動(dòng)力鋰離子電池要抓住發(fā)展機(jī)遇[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

3 記者　陳穎;深圳鋰電產(chǎn)量已占全國(guó)六成[N];深圳特區(qū)報(bào);2006年

4 實(shí)習(xí)記者 徐恒邋記者 諸玲珍;鋰離子電池安全受關(guān)注 新材料研究是熱點(diǎn)[N];中國(guó)電子報(bào);2008年

5 徐恒 諸玲珍;鋰離子電池安全備受關(guān)注[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2008年

6 李燕京;鋰離子電池國(guó)標(biāo)年內(nèi)將出臺(tái)[N];中國(guó)消費(fèi)者報(bào);2008年

7 本報(bào)記者 馮健;動(dòng)力鋰離子電池：安全性制約應(yīng)用[N];中國(guó)電子報(bào);2009年

8 新材料在線首席研究員 李國(guó)強(qiáng);鋰離子電池產(chǎn)業(yè):中日韓三分天下[N];中國(guó)電子報(bào);2004年

9 金信;全國(guó)最大的鋰離子電池生產(chǎn)基地在津建成[N];中國(guó)機(jī)電日?qǐng)?bào);2002年

10 黃新培;業(yè)內(nèi)專(zhuān)家對(duì)生產(chǎn)企業(yè)提出三點(diǎn)建議[N];中國(guó)機(jī)電日?qǐng)?bào);2002年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉金龍;鋰離子電池高性能富鋰錳基正極材料的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

2 劉玉榮;錳基混合型金屬氧化物孿生微納結(jié)構(gòu)的制備、形成機(jī)理與儲(chǔ)鋰性能[D];山東大學(xué);2015年

3 易金;鋰離子電池釩基負(fù)極材料的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

4 張千玉;綠色能源材料鈦酸鋰的改性及其回收再利用的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

5 袁慶豐;鋰離子電池硅基復(fù)合負(fù)極材料和電池安全性的研究[D];華南理工大學(xué);2015年

6 明海;高容量或高倍率鋰離子電池材料的合成與相應(yīng)全電池的組裝研究[D];蘇州大學(xué);2015年

7 楊智博;高性能鋰離子電池硅/鍺電極的設(shè)計(jì)與制備[D];蘭州大學(xué);2015年

8 董漢成;衛(wèi)星電源電池健康狀態(tài)診斷方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

9 張濤;廢棄鋰離子電池破碎及富鈷產(chǎn)物浮選的基礎(chǔ)研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2015年

10 張立強(qiáng);鋰離子電池多物理模型參數(shù)辨識(shí)及健康特征提取[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張濤;失效鋰離子電池破碎特性研究[D];華東交通大學(xué);2011年

2 馬宇宏;鋰離子電池?zé)岚踩匝芯縖D];電子科技大學(xué);2013年

3 王會(huì)軍;過(guò)渡金屬氧化物和過(guò)渡金屬硫化物作為鋰離子電池負(fù)極材料的研究[D];西南大學(xué);2015年

4 任婉;鋰離子電池鎳—錳二元正極材料的研究[D];華南理工大學(xué);2015年

5 李娟;鋰離子電池負(fù)極材料Li_4Ti_5O_(12)的制備與研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2012年

6 玄哲文;微納結(jié)構(gòu)MnO_2及CuO的制備及作為鋰離子電池負(fù)極的性能研究[D];云南民族大學(xué);2015年

7 邢程程;原位生長(zhǎng)FeS納米結(jié)構(gòu)薄膜及其在鋰離子電池中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2015年

8 白鋼印;鋰離子電池高電壓正極材料鎳猛酸鋰的合成與改性研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

9 宋贏;鋰離子電池二氧化鈦負(fù)極材料摻雜改性及電化學(xué)行為研究[D];遼寧大學(xué);2015年

10 安平;聚酰亞胺鋰離子電池隔膜的制備及其性能研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：幾種鋰離子電池電極結(jié)構(gòu)的電學(xué)與力學(xué)性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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