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摘要
为了研究不同堆积角度锂电池模组的机械安全性，采用试验与仿真相结合的方法，对其在准静态条件下的力学特性与失效行为进行了研究。首先，对单体18650锂离子电池进行准静态径向压缩试验，采用ABAQUS软件建立单体18650锂离子电池的有限元模型，根据最大等效塑性应力法则，获取后续研究的短路判断依据。然后，为验证有限元模型对电池模组仿真的可行性，建立了电池数量较少、堆积角度为180°与120°的电池模组单元在准静态载荷下的有限元模型，并采用SUNS万能试验机、KEYSIGHT电压测量设备以及SONYFDR-AX4高清摄影仪搭建了试验系统，进行了准静态径向压缩试验；最后，建立了堆积宽度和层数为6×6,堆积角度分别为180°、120°、90°、60°的锂离子电池模组进行准静态径向压缩的仿真，通过对得到的载荷-位移曲线、Von-Mises应力云图与等效塑性应变云图进行分析来研究电池模组的力学特性。研究结果表明：堆积密度越大的电池模组，短路前所能承受的载荷越大，当堆积角度为60°时电池模组密度最大，短路时所受载荷最大，最大值达到602.4 kN,压缩位移与总长度比为41.43%。通过等效塑性应变云图与Von-Mises应力云图发现，堆积角度为60°的电池模组等效塑性应变与所受的应力最为均匀，纵向上电池的形变量更小，最不容易发生短路。
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单位宁波工程学院; 长安大学
