外部压力对基于的离子电池循环性能的影响:建模和实验验证
Kai Zhang1, Yinan He1, Junwu Zhou1
1School of Aerospace Engineering and Applied Mechanics, Tongji University Shanghai 200092 China.
RSC advances
|September 23, 2024
概括
将最佳压力应用于基于的离子电池,可以提高电极稳定性和循环性能. 然而,过多的压力可能会引入有害的拉伸应力,减少电池寿命.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 电极应力显著影响离子电池 (LIB) 的性能.
- 阳极对高容量LIB有前途,但受到大量体积变化和压力积累的影响.
- 控制电极应力对于改善电池寿命至关重要.
研究的目的:
- 调查施加压力对基于的LIBs循环性能和电极稳定性的影响.
- 为了确定最佳的压力范围,以提高阳极的性能.
- 了解外部压力,内部应力和电极降解之间的关系.
主要方法:
- 在不同施加压力 (0.10.4 MPa) 下制造和电化学循环基离子半电池.
- 循环电极的表面形态分析 (例如扫描电子显微镜),以评估裂纹形成.
- 使用单粒子和双粒子模型进行数值模拟,以分析电极粒子内的应力演变.
主要成果:
- LIB循环性能最初在高达0.2 MPa的压力下得到改善,然后在更高的压力下下降.
- 施加0.2MPa的压力导致50个循环后电极表面形态更细,裂最小.
- 数字模型表示压力可以减少单个粒子的拉伸应力,但可以通过接触变形在多粒子系统中诱导拉伸应力.
结论:
- 施加压力是影响基LIBs循环稳定的关键因素.
- 最佳的压力 (大约0.2MPa) 可以提高电极完整性,提高电池循环性能.
- 平衡施加压力对于减轻有害压力影响和最大限度地延长电池寿命至关重要.
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