リチウムイオン電池の爆発衝撃解析
室内設置用電池モジュールが経年使用により劣化し、モジュール内部の電池セルが爆発した事故状況を想定し、爆発によるLIBモジュールおよび周囲構造物の損傷状況を解析した。爆発による圧力上昇だけでなく、爆発によって生じた圧力波と構造物との連成、さらに発生した破片と構造物との相互作用をシミュレーションした。
爆発の原因としては、(a)電池セルの爆発的な異常反応、(b)漏洩した可燃性ガスの爆発、などが挙げられる。ここでは、最も安全側の評価として、(a)によって電池セルが持つ全エネルギーが瞬時に開放するものとした。
なお、ここではLIBを解析対象とするが、同様の手法がリチウム電池および燃料電池にも適用可能である。
解析条件
- 空間（高エネルギー物質、空気）
- ３次元1/4対称体系、Euler ソルバー
- LIBモジュール内部にエネルギー開放領域を設定
- 室内：大気、床：剛境界条件
- 室内壁：爆発解析では剛境界条件、衝突解析ではＲＣ壁
- LIBモジュール
- Shellソルバー
- 材質：厚さ１ミリ以下の鋼板
- 形状：一辺0.5mの立方体ボックス
解析結果
解析モデル（爆発解析）
解析モデル（破片の衝突解析）
ＲＣ壁の最終的な損傷状況