LiFePO4 中各向异性表面反应限制的相变动力学
材料科学
2010-11-17 v1
摘要
针对可充电电池正极单晶中的离子嵌入动力学，发展了一种通用的连续介质理论。该理论基于现有的体相自由能相场公式，并纳入了两个关键效应：(i) 晶体中的各向异性离子迁移率，以及 (ii) 控制离子跨越电极/电解质界面通量的表面反应，该反应取决于局部自由能差。虽然当动力学受限于体相输运时，相界可以形成经典的扩散“缩核”，但该理论还预测了一种新的表面反应限制 (SRL) 动力学机制，其中相界沿快速离子扩散平面从表面延伸至表面，这与最近关于 LiFePO4 的实验一致。在 SRL 机制中，该理论产生了一个 fundamentally new 的相变动力学方程，该方程容许行波解。相界的推进不再是形成未转化材料的缩核，而是通过填充（或排空）晶体中连续的快速扩散通道来实现。通过考虑 SRL 相变波的随机成核，该理论预测了与经典扩散限制模型截然不同的充放电动力学图景，这可能会影响对 LiFePO4 实验数据的解释。
引用
@article{arxiv.0707.1858,
title = {Anisotropic surface reaction limited phase transformation dynamics in LiFePO4},
author = {G. K. Singh and M. Z. Bazant and G. Ceder},
journal= {arXiv preprint arXiv:0707.1858},
year = {2010}
}
备注
15 pages, 10 figures