轻型消费级无人机软包锂离子电池在机械强冲击载荷下的力学响应特性

作     者：郭亚周 刘小川 白春玉 王计真 GUO Yazhou;LIU Xiaochuan;BAI Chunyu;WANG Jizhen

作者机构：强度与结构完整性全国重点实验室陕西西安710065 中国飞机强度研究所结构冲击动力学航空科技重点实验室陕西西安710065 陕西省飞行器振动冲击与噪声重点实验室陕西西安710065 

出 版 物：《爆炸与冲击》 (Explosion and Shock Waves)

年 卷 期：2025年第45卷第2期

页      面：63-73页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主　　题：软包锂离子电池 高速冲击 机械载荷 变形模式 着火风险 

摘      要：为研究轻型消费级无人机锂离子电池在高能量冲击下的动响应模式及爆炸着火特性,评估锂离子电池在动态冲击时的安全性能,以某轻型消费级无人机软包锂离子电池为研究对象,采用落锤冲击及气炮冲击实验方法,结合轻型无人机实际应用场景,分别开展了软包电池组落锤冲击及电池高速冲击铝板测试实验,探讨了不同电池电量的软包电池组在受冲击后的变形模式及着火情况,结合电池的机械变形响应及其着火演化特性分析了软包锂离子电池的冲击安全性。研究结果表明,轻型消费级无人机软包锂离子电池在常规电池外壳防护条件下受面外方向载荷冲击后的着火风险高于面内方向载荷冲击后的着火风险;锂离子电池着火风险与电池电量、冲击速度等具有明显相关性,锂离子电池本身的力学响应主要受自身材料及结构的影响,电池电量并不会影响电池的机械力学碰撞响应;本研究中所采用的锂离子电池样品在电池电量为100%时以50 m/s的速度撞击铝板,以及电池电量为50%以下时以85 m/s的速度撞击铝板后的燃烧风险均相对较低。