त्रिआयामी स्कैन और एफईए ने लौह-वायु बैटरी में थकान विफलता का खुलासा किया

लौह-वायु बैटरी भंडारण संयंत्र में कोशिकाओं के हालिया पतन ने इलेक्ट्रोड के चक्रीय तापीय विस्तार से प्रेरित यांत्रिक थकान को सुर्खियों में ला दिया है। सामान्य रासायनिक विफलताओं के विपरीत, यह घटना एनोड मैट्रिक्स में संचित प्लास्टिक विरूपण से उत्पन्न हुई। विफलता का विश्लेषण करने के लिए, एक रिवर्स इंजीनियरिंग कार्यप्रवाह लागू किया गया जो उच्च-सटीकता 3D स्कैनिंग को परिमित तत्व सिमुलेशन (FEA) के साथ जोड़ता है, जिससे पोस्ट-मॉर्टम ज्यामिति को चार्ज चक्र के अवशिष्ट तनावों से सहसंबंधित करना संभव होता है।

कार्यप्रवाह: पॉइंट क्लाउड से परिमित तत्व सत्यापन तक 🔧

प्रक्रिया Autodesk ReCap के माध्यम से ढह गए इलेक्ट्रोड की विकृत ज्यामिति को कैप्चर करने के साथ शुरू हुई। स्कैन ने एक उच्च-घनत्व वाला पॉइंट क्लाउड उत्पन्न किया जिसे साफ किया गया और विस्तारित सतह का एक ठोस मॉडल प्राप्त करने के लिए मेश किया गया। इस मॉडल को Abaqus में आयात किया गया, जहां लोहे और वायु मैट्रिक्स के बीच अंतर विस्तार का अनुकरण करने के लिए चक्रीय तापीय भार लागू किए गए। सिमुलेशन ने कोशिकाओं के किनारों पर तनाव एकाग्रता के महत्वपूर्ण बिंदुओं का खुलासा किया, जहां थकान सामग्री की लोचदार सीमा से अधिक हो गई। अंत में, SolidWorks का उपयोग इलेक्ट्रोड ज्यामिति को फिर से डिजाइन करने, तनाव राहत जोड़ने और विस्तार निकासी को अनुकूलित करने के लिए किया गया, Abaqus में प्राप्त चार्ज चक्र डेटा के विरुद्ध नए डिजाइन को मान्य किया गया।

डिजाइन सबक: थकान संकेतक के रूप में तापीय विस्तार 📊

आयतन विस्तार और चार्ज चक्रों के बीच तुलनात्मक ग्राफिकल विश्लेषण ने प्रदर्शित किया कि विफलता अचानक नहीं थी, बल्कि सूक्ष्म संरचना के क्रमिक क्षरण का परिणाम थी। ReCap के डेटा ने वास्तविक विरूपण को प्रतिबिंबित करने के लिए Abaqus मॉडल को कैलिब्रेट करने में मदद की, यह खुलासा करते हुए कि मूल डिजाइन में चक्रीय विस्तार के लिए आवश्यक सहनशीलता का अभाव था। यह मामला रेखांकित करता है कि बड़े पैमाने पर भंडारण प्रणालियों में, थकान सिमुलेशन को केवल विद्युत घटकों तक सीमित नहीं रहना चाहिए; 3D स्कैनिंग और FEA के माध्यम से विश्लेषित इलेक्ट्रोड की यांत्रिक अखंडता, विनाशकारी संरचनात्मक पतन को रोकने के लिए महत्वपूर्ण है।

बार-बार चार्ज और डिस्चार्ज चक्रों के दौरान लौह-वायु बैटरी कोशिकाओं में थकान के महत्वपूर्ण बिंदुओं की भविष्यवाणी करने के लिए 3D स्कैनिंग तकनीकों और परिमित तत्व विश्लेषण को कैसे एकीकृत किया जा सकता है

(पी.एस.: सामग्री की थकान 10 घंटे के सिमुलेशन के बाद आपकी थकान जैसी होती है।)