电动汽车锂离子电池碳负极扩散应力与微观结构失效机理研究

扩散应力易引起电极体积变化、电极颗粒破裂和脱落,导致电极材料失效,从而引起锂离子电池容量的衰减。为探究不同材料厚度和放电倍率下的扩散应力规律以及扩散应力与微观结构破坏间的关联性,采用试验与仿真相结合的方法进行相关研究。首先,制备3种不同厚度(25、36、48 μm)的石墨负极,与三元正极组装成纽扣全电池;其次,以相同充电倍率(0.2C)、不同放电倍率(1C、2C、5C)在25℃下进行循环测试,为模型验证及微观测试提供样本;随后,根据电化学及扩散力学原理建立电化学-力耦合模型,并通过不同倍率放电工况对模型进行验证;进一步,利用控制变量法,基于所建模型研究不同材料厚度与放电倍率下扩散应力的规律;最后,基于电镜扫描和X射线衍射测试,对循环后的负极形貌及微观结构进行表征,结合模型仿真研究扩散应力与负极微观结构的破坏关联性。研究结果表明:随着放电倍率增大或材料厚度减小,扩散应力增大、负极损坏程度加深,可根据拉伸屈服强度将扩散应力与微观结构变化关系分为2个阶段;进一步,引入剥落指数定量描述微观结构失效,发现剥落指数与扩散应力之间存在幂函数关系。研究结果可为揭示扩散应力与容量损失之间的关联性提供思路。     

田口鲁棒设计方法在汽车耐撞性优化中的应用

将田口鲁棒设计方法和稳健性理论与试验设计相结合,应用于某微型客车的前端大梁组件结构的设 计,通过与仅靠试验设计得出结果的对比分析,表明该方法不仅实现了对整车耐撞性的优化,同时提高了设计变量的稳健性,具有较强的工程实用性.     

基于体积指标的多孔隙水泥稳定碎石设计方法

以集料的体积指标作为级配设计的基本参数,粗集料形成的骨架嵌挤结构为出发点,通过振动击实确定每档粒径集料的体积指标,并以该指标为基本控制参数,混合料设计空隙率为已知控制变量,同时引入Bailey设计方法中粗集料比(CA)用以控制混合料的离析,建立集料体积指标的关系表达式。得出骨架孔隙结构水泥稳定碎石的级配范围和设计级配。根据室内试验和理论分析得出多空隙水泥稳定碎石的含水量的确定方法。通过旋转压实和静压成型试件,分析并提出适宜的压实方案。建立压实次数和7 d抗压强度的关系。