Testing and simulation of Li-ion batteries under mechanical abusive conditions

This research investigates the mechanical behavior and safety of 21700 lithium-ion batteries for electric vehicle crashworthiness. An experimental campaign was conducted on Molicel P42A cells using quasi-static tests—lateral, axial, and indentation and dynamic impact tests to identify deformation mechanisms and structural responses. Concurrently, a finite element model was developed in Abaqus using a homogenized crushable foam approach. Numerical results were validated by comparing force-displacement curves and deformation patterns with experimental data. This study provides a validated tool to predict the states of deformation, enhancing safety standards for battery packs.

Questa ricerca analizza il comportamento meccanico e la sicurezza delle batterie agli ioni di litio 21700 per la crashworthiness dei veicoli elettrici. È stata condotta una campagna sperimentale su celle Molicel P42A utilizzando test quasi-statici — compressione laterale, assiale e indentazione — e test di impatto dinamico per identificare i meccanismi di deformazione e le risposte strutturali. Contemporaneamente, è stato sviluppato un modello agli elementi finiti in Abaqus adottando un approccio "crushable foam" omogeneizzato. I risultati numerici sono stati validati confrontando le curve forza-spostamento e i pattern di deformazione con i dati sperimentali. Questo studio fornisce uno strumento validato per prevedere gli stati di deformazione, contribuendo a migliorare gli standard di sicurezza per i pacchi batteria