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04.05.2018 | Computation | Ausgabe 15/2018

Journal of Materials Science 15/2018

A coupled electrochemical–thermal–mechanical model for spiral-wound Li-ion batteries

Zeitschrift:
Journal of Materials Science > Ausgabe 15/2018
Autoren:
Xiting Duan, Wenjuan Jiang, Youlan Zou, Weixin Lei, Zengsheng Ma

Abstract

In order to clarify the interaction of electrochemistry, thermal and diffusion-induced stress, in this work, we present a coupled electrochemical–thermal–mechanical model for spiral-wound Li batteries by coupling the mass, charge, energy and mechanics conservations as well as the electrochemical kinetics. A series of temperatures and Li concentration parameters on the reaction rate and Li+ transport are employed in this model. The results show that this model is validated for both the electrochemical performances and thermal behaviors at a constant discharge current by finite element simulation. Furthermore, the heat generation of three thermal sources and stress analysis are also discussed. This work is helpful to the battery structural design and battery thermal management.

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