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基于电化学-应力耦合模型的锂离子电池硅/碳核壳结构的模拟与优化
基于电化学-应力耦合模型的锂离子电池硅/碳核壳结构的模拟与优化
作者:
柳小伟
宋辉
郭美卿
王根伟
迟青卓
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
锂离子电池
电化学-力学耦合
核壳结构
有限变形
摘要:
硅基电极材料在应用中的一个主要问题是巨大的体积膨胀,以及由此带来的电极材料破裂、粉化.本文在有限变形假设前提下,基于电化学-力学耦合理论,研究球形Si/C核壳结构在嵌锂过程中的浓度、应力场的演化,并在此基础上讨论了核壳结构的优化设计.计算结果显示:壳层可以很好地保护硅颗粒的膨胀;然而核内产生的较大的径向压缩应力可能导致核壳界面的脱黏,而核壳界面处的切向拉伸应力可能会导致壳层的断裂.进一步为有效提高核壳结构的电化学与力学性能,从而实现锂离子电池更长的循环寿命,考虑了两种结构的优化:1)单层核壳结构;2)双层核壳结构.结果表明对于单层核壳结构应使用更软的包覆层材料;而双层核壳结构中优化的材料布置方案为内软外硬,对双层核壳结构的硬度分析表明,内层材料的杨氏模量应低于10 GPa,而外层材料的应不高于70 GPa.本文的结论对球形材料颗粒电极的设计及优化具有一定的指导意义.
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文献信息
篇名
基于电化学-应力耦合模型的锂离子电池硅/碳核壳结构的模拟与优化
来源期刊
物理学报
学科
关键词
锂离子电池
电化学-力学耦合
核壳结构
有限变形
年,卷(期)
2021,(17)
所属期刊栏目
物理学交叉学科及有关科学技术领域|INTERDISCIPLINARY PHYSICS AND RELATED AREAS OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
研究方向
页码范围
307-317
页数
11页
分类号
字数
语种
中文
DOI
10.7498/aps.70.20210455
五维指标
传播情况
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引文网络
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研究主题发展历程
节点文献
锂离子电池
电化学-力学耦合
核壳结构
有限变形
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)
174683
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