Die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien bei mechanischer Druckbelastung ist entscheidend, da übermäßige Lasten interne Kurzschlüsse und sogar thermische Ausfälle auslösen können. Diskrete geschichtete Finite-Elemente-Modelle bieten die Möglichkeit, interne Spannungen und Verformungen darzustellen und potenziell gefährliche Ereignisse zu modellieren. Dieser Artikel befasst sich mit Herausforderungen bei der Messung von Materialeigenschaften, Netzgenerierung, Konvergenz und Validierung, um zukünftige Verbesserungen solcher Modelle zu ermöglichen. Die Analyse hebt das Potenzial geschichteter diskreter Modelle bei der qualitativen und quantitativen Validierung hervor.

Lithium-Ionen-Batterien sind aufgrund ihrer hohen Energie- und Leistungsdichte sowie ihrer moderaten Kosten und langen Lebensdauer die führende Technologie für Energiespeicher in mobilen Anwendungen. Dennoch sind sie bei äußerer mechanischer Beanspruchung einem Risiko ausgesetzt, das zu internen Kurzschlüssen und thermischen Ausfällen führen kann. Die Folgen können brennende Gase, hohe Temperaturen und sogar Explosionen sein. Thermische Ausfälle in Batteriemodulen können zu gefährlichen Kettenreaktionen führen. Daher ist eine genaue Untersuchung der Ursachen und Auswirkungen von thermischen Ausfällen entscheidend, um Schäden zu verhindern oder zu minimieren.

Angesichts der steigenden Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien gewinnt die Erforschung und Bewältigung dieser Sicherheitsrisiken an Bedeutung. Eine umfassende Analyse und die Berücksichtigung von Verbesserungen in der Modellierung sind unerlässlich, um potenzielle Gefahren zu mindern und die Sicherheit dieser Energiespeichertechnologie weiter zu verbessern.

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