Phase-Field Methods for Deformation Processes in Lithium-Ion Batteries
- A fast numerical method for an advanced electro-chemo-mechanical model is developed which is able to capture phase separation processes in porous materials. This method is applied to simulate lithium-ion battery cells, where the complex microstructure of the electrodes is fully resolved. The intercalation of ions into the popular cathode material LFP leads to a separation into lithium-rich and lithium-poor phases. The large concentration gradients result in high mechanical stresses. A phase-field method applying the Cahn-Hilliard equation is used to describe the diffusion. For the sake of simplicity, the linear elastic case is considered. Numerical tests for fully resolved three-dimensional granular microstructures are discussed in detail.
Verfasserangaben: | Tobias Hofmann |
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URN (Permalink): | urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-52196 |
ISBN: | 978-3-942695-15-2 |
Schriftenreihe (Bandnummer): | Forschungsbericht / Technische Universität Kaiserslautern, Lehrstuhl für Technische Mechanik (15) |
Betreuer: | Heiko Andrä |
Dokumentart: | Dissertation |
Sprache der Veröffentlichung: | Englisch |
Veröffentlichungsdatum (online): | 26.04.2018 |
Datum der Erstveröffentlichung: | 26.04.2018 |
Veröffentlichende Institution: | Technische Universität Kaiserslautern |
Titel verleihende Institution: | Technische Universität Kaiserslautern |
Datum der Annahme der Abschlussarbeit: | 08.01.2018 |
Datum der Publikation (Server): | 27.04.2018 |
Seitenzahl: | XVI, 161 |
Fachbereiche / Organisatorische Einheiten: | Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik |
DDC-Sachgruppen: | 5 Naturwissenschaften und Mathematik / 510 Mathematik |
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau | |
Lizenz (Deutsch): |