基于 X 射线计算机断层扫描与建模的锂离子电池电极开裂预测
化学物理
2022-02-22 v1 材料科学
计算工程、金融与科学
摘要
锂离子电池电极的开裂被认为会导致容量衰减并缩短电池寿命。传统的电池断裂模型仅限于考虑单个理想化颗粒；本文结合先进的 X 射线计算机断层扫描（CT）成像、电化学-力学耦合模型与相场断裂框架，预测真实电池电极微结构中电极颗粒的孔隙驱动开裂。研究表明，电极呈现出高度异质化的电化学与断裂响应，其依赖于颗粒尺寸以及与隔膜/集流体的距离。该模型能够预测因循环电压窗口扩大而加剧的开裂、作为电极厚度函数的开裂敏感性，以及对放电速率的损伤敏感性。该框架提供了一个平台，有助于更深入理解电极断裂，并支持设计具有更高容量和改进退化特性的下一代电极。
引用
@article{arxiv.2202.09572,
title = {Cracking predictions of lithium-ion battery electrodes by X-ray computed tomography and modelling},
author = {Adam M. Boyce and Emilio Martínez-Pañeda and Aaron Wade and Ye Shui Zhang and Josh J. Bailey and Thomas M. M. Heenan and Dan J. L. Brett and Paul R. Shearing},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.09572},
year = {2022}
}