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应力对锂离子电池中空碳包覆硅负极电化学性能的影响
应力对锂离子电池中空碳包覆硅负极电化学性能的影响
作者:
冯露
卜家贺
孙凤楠
张静
李林安
王世斌
基本信息来源于合作网站,原文需代理用户跳转至来源网站获取
电化学-力耦合
中空碳包覆硅负极
有限元数值计算
循环稳定性
摘要:
针对锂离子电池硅及其复合电极材料,采用Cahn-Hilliard型扩散方程与有限变形理论全耦合的电化学-力模型来描述其在循环锂化过程中的扩散和力学相关性问题,构造高效的数值算法,在商用有限元软件平台上实现对该理论的数值求解.在此基础上,研究了硅电极恒流锂化和脱锂过程,基于界面反应动力学,得到电压响应曲线,计算结果整体趋势与实验结果吻合较好,同时预测的应力响应也与实验结果一致,验证了本方法的有效性.其次,研究了中空碳包覆硅负极锂化过程中的电化学与力学行为,计算结果表明,锂化期间中空碳包覆硅负极应力水平明显低于实心硅负极,随锂化的进行,应力差值越来越大,锂化结束时应力值降低约27%,这种应力的缓解提高了整个电极内化学势水平,使得锂离子浓度水平显著提高,更易达到完全锂化状态.同时,数值研究表明应力水平的缓解延缓了中空碳包覆硅负极的容量衰减(容量提升74%),充分显示出该电极良好的电化学性能.本研究揭示了应力对硅复合电极容量影响的作用机制,为将连续介质电化学-力耦合理论应用于实验预测提供了途径并为电极材料设计提供了理论依据.
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篇名
应力对锂离子电池中空碳包覆硅负极电化学性能的影响
来源期刊
物理学报
学科
关键词
电化学-力耦合
中空碳包覆硅负极
有限元数值计算
循环稳定性
年,卷(期)
2019,(12)
所属期刊栏目
总论
研究方向
页码范围
1-10
页数
10页
分类号
字数
6108字
语种
中文
DOI
10.7498/aps.68.20182279
五维指标
传播情况
被引次数趋势
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引文网络
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2019(0)
参考文献(0)
二级参考文献(0)
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二级引证文献(0)
研究主题发展历程
节点文献
电化学-力耦合
中空碳包覆硅负极
有限元数值计算
循环稳定性
研究起点
研究来源
研究分支
研究去脉
引文网络交叉学科
相关学者/机构
期刊影响力
物理学报
主办单位:
中国物理学会
中国科学院物理研究所
出版周期:
半月刊
ISSN:
1000-3290
CN:
11-1958/O4
开本:
大16开
出版地:
北京603信箱
邮发代号:
2-425
创刊时间:
1933
语种:
chi
出版文献量(篇)
23474
总下载数(次)
35
总被引数(次)
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