楊宏智臺灣大學：機械工程學研究所呂孟哲Lu, Meng-CheMeng-CheLu2007-11-282018-06-282007-11-282018-06-282007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/61517鋰離子二次電池具有高能量密度的特性，一旦鋰離子電池發生異常，釋放出來的能量將可能導致爆炸，因此鋰電池需要一些保護措施來預防危險發生。安全洩壓閥是設計在電池殼體上的一種防爆結構，會在電池發生異常，內壓升高至設計值時釋放壓力，避免電池內壓過高而爆炸。 本研究將使用有限元素法來輔助安全閥的設計開發，並提出一種簡便的安全閥設計概念，要藉由將電池的部份結構弱化，利用弱化後的結構達到安全閥的功效；本研究並嘗試分析影響此類型安全閥破裂壓大小的各項參數，最後整理出設計的操作窗，直接應用於安全閥之設計方案。The lithium-ion secondary battery has a characteristic of high energy density. In case of hazard situations, the energy released from the battery may result in exploding, which venders the needs for some protective devices as a safe guard. The safety vent is a kind of anti-blast structure designed on the shell of the battery. It will cause a release of the pressure at a designated value while the battery is performed in abnormal situations where its inner pressure is building up. This study used FEM as a tool to assist the design of the safety vent, and a simple and effective design of the safety vent was obtained as a result. This study also attempts to find the parameters that influence the amount of breaking pressure for this type of safety vent. From a systematic approach, an operation window that can be applied directly to the safety vent design was devised from this study.致謝 I 摘要 II ABSTRACT III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 VIII 符號說明 IX 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機與目的 2 1.3 文獻回顧 3 第二章 有限元素法 7 2.1 簡介 7 2.2 非線性分析 9 2.2.1 非線性行為 9 2.2.2 非線性應力-應變曲線 10 2.2.3 非線性求解 14 2.3 等效應力與等效應變 17 2.4 小結 18 第三章 電腦模擬 19 3.1 安全閥設計概念 19 3.2基本假設 19 3.3 建立模型 20 3.3.1 材料之選用 20 3.3.2 建立模型 22 3.3.3 元素類型 22 3.3.4 邊界條件 23 3.4 分析流程 24 3.5 有效性驗證 26 3.5.1 軸對稱 26 3.5.2 數值解 27 3.5.3 邊界條件 30 3.5.4 實驗驗證 31 第四章 模擬結果分析 35 4.1 尺寸效應. 35 4.2 圓角效應 40 4.3 斜度效應 42 4.4 安全係數 45 第五章 設計規劃實例 48 5.1 設計方案一 48 5.2 設計方案二 49 5.3 設計方案三 51 5.4 設計方案四 52 5.5 綜合討論 54 第六章 結論與未來展望 56 6.1 結論 56 6.2 未來展望 58 參考文獻 591276291 bytesapplication/pdfen-USFEMANSYS鋰離子二次電池安全閥lithium-ion secondary batterysafety ventthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/61517/1/ntu-96-R94522731-1.pdf