马晨翔，许曼佳，马亚明，孙 茹，王莹澈

(1.西安机电信息技术研究所，陕西 西安710065；2.机电动态国家重点实验室， 陕西 西安710065；3.西北工业集团有限公司，陕西 西安 710043)

0 引言

近年来，随着武器装备的快速发展，其对能源的需求也与日俱增，传统电池的能量密度与功率密度已经逐渐无法满足要求[1-2]。锂原电池具有输出功率大、能量密度高的优势，是具有巨大潜力的下一代特种电能源[3-5]。然而，军用苛刻环境下工作可靠性降低的问题限制了其进一步应用[6-7]。

目前，以色列塔迪兰公司(Tadiran)高能锂电池技术处于领先地位[8]。2019年，该公司在原有技术基础上，提升了电池性能，贮存期超过20年，抗过载达到50 000g，转速达到30 000 r/min，并满足美军标和欧盟标准[9]。国内对锂原电池在苛刻环境下工作可靠性研究还比较少。

因此，本文针对锂原电池军用苛刻环境下可靠工作的需求，提出基于有限元分析(ABAQUS)仿真的锂原电池结构优化方法。

1 锂原电池组结构设计

军用苛刻环境包括高过载、高转速强冲击环境力学条件[10-11]，锂原电池承受不低于18 000g的过载，同时承受20 000 r/min的旋转离心力，电池结构的设计是关键技术，通过对电池抗冲击结构方案的力学仿真、结构布局、薄弱环节改进设计、关键部件结构设计、缓冲灌封及全密封工艺等，以实现抗冲击过载性能要求，并通过模拟环境条件测试进行验证。

锂原电池组初步结构如图1所示，由壳体、外盖体及内部单体电池、支撑结构件等组成。

图1 锂原电池组初步结构示意图
Fig.1 Preliminary structure of lithium primary battery pack

在……