圆柱形锂离子动力电池卷绕过程中的应力分析

在锂离子动力电池的制造过程中,卷绕是极为关键的一道工序.为了保证电池的安全稳定,卷绕过程中不能产生弯折、褶皱,甚至断裂.电池型号不同,适合的卷绕方式不同,最适合的卷绕方式可以根据卷芯成品外半径来确定.首先,把电池卷绕层作为薄膜材料,在卷绕张力的约束下对卷芯的本构方程进行分析,得到平面应变状态下卷芯内 r处的环向应力分布函数和径向应力分布函数;进而得到卷绕n圈完成后,卷芯内任意r处的环向应力和径向应力.根据卷绕张力的类型,对不同卷芯外半径下的环向应力进行算例分析,从而得到适合不同卷绕外半径的卷绕方式.随着卷绕外半径的不断增大,恒卷绕张力和锥度卷绕张力逐渐不适合电池卷芯的卷绕,因此提出了全新的抛物线型卷绕张力和复合型卷绕张力.动力电池卷绕完成后,电池卷芯经卷绕产生的应力相当于对电池施加的预应力,从而对动力电池的使用产生影响.