锂电池电极纳米颗粒和粘结剂在充电放电循环中的应力计算

粘结剂作为锂电池电极制造的重要材料,它的用量虽少,却是极板力学性能的主要承担者.现有的复合电极力学行为模型多将粘结剂层假设为线弹性材料,这很难描述粘结剂层的复杂力学行为,因此为了深入理解极板纳米级颗粒与粘合剂在充放电过程的力学行为,根据已有的实验数据拟合得到拟合精度较高的粘弹性本构模型,采用与锂离子扩散方程形式相似的传热方程求解工具模拟活性硅颗粒在充电放电过程的应力变化,研究结果表明硅颗粒锂化时主要的塑性变形发生在第一个充电放电循环过程中,粘结层的最大应力变化类似纳米颗粒间的应力变化,随着粘结剂厚度的增加,粘结层界面的最大应力会逐渐降低;还有,相近应变下粘弹性性本构模型对于粘结剂PVDF流变行为描述好于线弹性和NeoHookean超弹性模型.