全固态电池电化学-力学耦合模型中薄涂层内输运效应高效纳入方法
化学物理
2023-07-06 v1
摘要
本文提出一种新方法，采用嵌入三维分辨耦合电化学-力学连续介质模型的降维公式，高效地将全固态电池薄活性材料涂层中的输运效应纳入考虑。现有文献中，涂层效应迄今通过附加的零维电阻来刻画，以规避极细网格分辨率的需求。然而，零维电阻无法捕捉沿涂层方向的输运现象，而如本文所示，这种现象可能变得显著。因此，我们提出一种基于厚度方向模型假设、在二维流形上解析薄涂层的模型。该二维公式与代表电池其他组件的三维模型实现单调耦合。该方法通过展示守恒性质与收敛性，并与全分辨模型计算结果对比得以验证。给出了包含涂层及优选涂层设计建议的电池单元真实微结构结果。基于这些结果，我们表明当沿涂层的输运显著时，现有建模方法存在显著误差，而新方法有此解析能力。
引用
@article{arxiv.2307.02424,
title = {An efficient approach to include transport effects in thin coating layers in electrochemo-mechanical models for all-solid-state batteries},
author = {Stephan Sinzig and Christoph P. Schmidt and Wolfgang A. Wall},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.02424},
year = {2023}
}