用于固态电池中金属负极与界面空洞演化的扩散界面模型
材料科学
2024-12-24 v1 化学物理
摘要
本文提出了一种新型扩散界面电化学模型，同时模拟固态电池中金属负极和界面空洞在剥离和沉积过程中的演化。该模型的实用性与有效性首次在一个包含钠 (Na) 负极和 Na--氧化物陶瓷固态电解质 (SE) 分隔器的电池中得到演示。模拟了三个实例：第一个为完美电极/电解质界面下的剥离和沉积；第二个为在电极/电解质界面处存在单个界面空洞的剥离和沉积；第三个为多个界面空洞下的剥离。均考虑了均匀 SE 属性以及具有低或高导电性晶界 (GB) 的多晶体 SE。对于完美电极/电解质界面的情况，GB 的异质导电性对行为影响不大。然而，它会导致界面空洞生长发生局部变化，这是由于空洞边缘与晶界之间的相互作用所致。空洞生长速率是 Na 原子在空洞边缘通量的线性函数，而该通量又取决于所施加电流密度。我们还展示了空洞共聚合速率随所施加电流密度的增加而提高，并且可以受到晶界导电性的微小影响。
引用
@article{arxiv.2412.17147,
title = {A diffuse-interface model for predicting the evolution of metallic negative electrodes and interfacial voids in solid-state batteries with homogeneous and polycrystalline solid electrolyte separators},
author = {Sourav Chatterjee and Michael Tonks and William Gardner and Marina Sessim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.17147},
year = {2024}
}
备注
64 pages, 14 figures