【摘 要】
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传统液态电解质动力电池存在漏夜、析氧和容易热失控等安全性问题。固态电解质电池因其高能量密度、高安全性的优势逐渐成为了新的研究热点。本文首先使用COMSOL Multiphysics5.6软件对固态电解质电池进行仿真建模,选择了电化学、固态传热与力学在内的物理场对模型进行了计算,完善了固态电解质电池的行为仿真,达到了综合分析全固态电池的目标。在电化学模型的仿真中,使用三次电流分布与稀物质传递物理场研
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传统液态电解质动力电池存在漏夜、析氧和容易热失控等安全性问题。固态电解质电池因其高能量密度、高安全性的优势逐渐成为了新的研究热点。本文首先使用COMSOL Multiphysics5.6软件对固态电解质电池进行仿真建模,选择了电化学、固态传热与力学在内的物理场对模型进行了计算,完善了固态电解质电池的行为仿真,达到了综合分析全固态电池的目标。在电化学模型的仿真中,使用三次电流分布与稀物质传递物理场研究了固态电解质的放电曲线与锂离子浓度分布,指出了放电倍率越高电解质与电极中的浓度分布越不均匀,可能导致过电位变化。进一步通过建立固体传热和固体力学模型,指出了固体电解质电池良好的热稳定性,在实际设计全固态电池时应设计出更加合理的几何结构设计,以便将更多的应力分散在电极与电解质中,从而缓解放电过程中出现的整体的应力不均匀。再通过MOOSE平台构建相场模型对全固态电池界面上的枝晶生长进行了仿真,发现了扰动水平与枝晶生长的一些规律:一定范围内界面各向异性数值越小,枝晶生长越快,短枝晶与晶核受抑制明显;过电位越低,形成的晶核更少更大,枝晶生长速度越慢,枝晶的长度越短。通过对模型的研究指出了固态电解质电池具有良好的热稳定性,在具体设计时需要考虑机械结构的装配以改善应力分布;减小过电位会延缓枝晶生长,提高充界面质量对改善枝晶生长具有重要意义。
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