孤立电解质微通道中的浓差极化与金属枝晶萌生
应用物理
2020-08-13 v1 化学物理
摘要
锂金属穿透润湿液体电解质的多孔隔膜和固态电解质是下一代可充电金属电池的主要安全问题。这些穿透频繁地被发现有仅通过少数孤立通道发生，正如隔膜或电解质两侧出现的“黑点”所揭示的，其表现为高度局域化的离子通量或电流密度。由于这些穿透通道中隐藏且不清晰的动力学，预测穿透时间一直不可行。在此，我们利用玻璃毛细管电池首次研究了通道几何形状对浓差极化和枝晶萌生过程出人意料地敏感的影响。推进电极表面盐浓度完全耗竭的特征时间，即 Sand 时间，沿轴向对通道壁曲率呈现非线性依赖。正偏离的 Sand 时间标度指数可用于推断穿过电解质的收敛穿透区域，而负偏离的标度指数表明在扩张通道中可避免扩散限制，从而不会萌生快速推进的尖端生长枝晶。可充电金属电池的安全设计将受益于考虑真实的局部电流密度和传导结构。
引用
@article{arxiv.2006.09523,
title = {Concentration Polarization and Metal Dendrite Initiation in Isolated Electrolyte Microchannels},
author = {Youngju Lee and Bingyuan Ma and Peng Bai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.09523},
year = {2020}
}
备注
31 pages, 5 figures