بررسی تجربی و عددی ضربه سرعت پایین بر روی باتری لیتیومی

باتری های لیتیومی دارای ساختاری لایه ای هستند که در هر لایه آند و کاتد با یک لایه جداکننده از یکدیگر فاصله می گیرند. در صورت وارد شدن ضربه مکانیکی به باتری امکان پاره شدن لایه جداشونده و در نتیجه اتصال کوتاه وجود دارد. در صورت اتصال کوتاه آند و کاتد انرژی شیمیایی ذخیره شده در باتری آزاد شده و امکان گرم شدن، آتش سوزی و انفجار وجود دارد. در سال های اخیر با توجه به افزایش استفاده از خودروها و موتورسیکلت های الکتریکی، گوشی های همراه، لپتاپ ها و سایر تجهیزاتی که نیاز به باتری شارژ شونده دارند هزینه زیادی برای تحقیقات در زمینه افزایش چگالی انرژی باتری شده است. در نتیجه چگالی انرژی باتری در سال های اخیر افزایش یافته و به مقدار Wh/kg ۲۵۶-۱۰۰ یا Wh/L ۶۷۰-۲۵۰رسیده است که در مقایسه با بنزین ۵۲ برابر کمتر و در مقایسه با تی.ان.تی ۸/۴ برابر کمتر است که نشان دهنده اهمیت بررسی این موضوع است. برای بررسی اثر ضربه بر رو باتری ابتدا تست شبه استاتیک و نفوذ (indention) بر روی باتری لیتیومی ۱۸۶۵۰ انجام شد. سپس تست ضربه با دو ضربه زننده سر تخت و استوانه ای صورت گرفت. سپس نمونه المان محدودی برای شبیه سازی رفتار باتری ارائه شد. در این شبیه سازی ساختار لایه لایه با ماده همگن جایگزین شد. نمونه المان محدود شبیه سازی شده توانایی پیش بینی رفتار باتری در سرعت پایین و بالا و با ضربه زننده متفاوت را دارد.

کلیدواژه ها:

باتری لیتیومی ، آزمون ضربه ، شبیه سازی ، المان محدود ، ضربه سرعت پایین.