具有多场间断的固态电池中颗粒-电解质尖锐界面断裂的处理
材料科学
2023-09-26 v1
摘要
在本工作中，我们提出一个用于固态电池颗粒尺度耦合电化学-（非线性）力学的计算框架。该框架考虑了因嵌入应力导致的活性颗粒与固体电解质之间的界面断裂。我们扩展了间断有限元方法，以尖锐界面方式处理浓度、通量、电场及位移中的间断，后者源于活性颗粒-固体电解质界面断裂。我们建模了由电解质-活性颗粒界面处断裂导致接触丧失所引起的电荷转移过程退化。此外，我们计入了可影响电荷转移反应与固态扩散的应力依赖动力学。该间断有限元方法不需要共形网格。这提供了基于设计或来自显微图像的任意颗粒形状与几何构造的灵活性。然而，有限元网格可保持笛卡尔网格，且独立于颗粒几何。我们在代表具有单个与多个阳极和阴极颗粒的固态电池微观结构上展示了该计算框架。
引用
@article{arxiv.2309.13463,
title = {A treatment of particle-electrolyte sharp interface fracture in solid-state batteries with multi-field discontinuities},
author = {Xiaoxuan Zhang and Tryaksh Gupta and Zhenlin Wang and Amalie Trewartha and Abraham Anapolsky and Krishna Garikipati},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.13463},
year = {2023}
}