使用复合聚合物电解质的沟架构全固态电池的机械故障:以协同实验和合建模为指导的结构优化
Liang Fu1,2, Detao Kong1,2, Qinghua Yang1,2
1Shanghai Institute of Applied Mathematics and Mechanics, School of Mechanics and Engineering Science, Shanghai University, Shanghai 200072, China. huhongjiu@shu.edu.cn.
Physical chemistry chemical physics : PCCP
|October 28, 2025
概括
这项研究涉及医疗器械固态电池的机械故障. 通过结合实验和建模,它确定了压力度和解锁作为关键问题,并提出了改善电池可靠性的设计策略.
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:
- 基于聚合物的全固态电池 (ASSLIB) 为医疗应用提供了安全性和灵活性.
- 这些电池中的复合固体聚合物电解质 (CSPE) 由于压力积累而经历机械降解.
- 这种降解特别影响电池结构内的关键接口和沟尖端.
研究的目的:
- 调查沟架构ASSLIB中的机械完整性挑战.
- 解开CSPE和接口上的机械故障机制.
- 引导ASSLIB的结构优化,以提高机械强度.
主要方法:
- 实验和结合的电化学机械建模的协同整合.
- 对CSPE机械性能和界面粘合的系统研究.
- 开发一个包含扩散诱导应力,粘性弹性和凝聚性区域理论的模型.
主要成果:
- 确定了沟尖端的应力度和界面解作为主要降解机制.
- 在电池运行期间模拟应力演变和接口故障.
- 量化了各种因素对机械性能的影响.
结论:
- 建议的优化策略包括平衡填料含量,增加沟弧半径,降低排放速度.
- 建立了一个数据驱动的框架,用于设计机械坚固的ASSLIB.
- 强调了同步电解质强度,接口粘附和几何设计对电池寿命的重要性.
