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作者：龙永一;赵莹;
单位：同济大学航空航天与力学学院;
摘要：锂电池电极颗粒在充放电过程中伴随着变形，当变形过大时，颗粒与颗粒之间会产生接触，甚至相互挤压，导致颗粒破碎，影响电池的电化学性能。传统固体接触问题的数值求解方法基于拉格朗日描述，需要复杂的接触检测算法来实现接触约束，对于具有复杂形貌的颗粒在发生大变形时的接触行为不能准确捕捉，导致对于颗粒间相互作用预估不准，甚至发生错误判断。为解决这些问题，基于相场法，在欧拉描述下，建立了考虑力–化学耦合的锂电池颗粒模型，实现了锂电池充放电过程中接触检测的简化和固体间的接触分析，并以线弹性的赫兹接触问题为例，展示该方法在接触计算中的精度。通过仿真模拟了电极颗粒锂化膨胀发生接触的过程，并探究了不同条件下不同形貌的电极颗粒在发生接触时的应力集中情况，获得了电极颗粒在相互挤压时容易发生力学损伤的部位。
关键词：锂电池;电极颗粒;固体接触;欧拉描述;相场法
基金资助：国家自然科学基金(12472175)
