软金属在电化学过程中晶粒选择生长的研究
材料科学
2024-11-19 v1
摘要
软金属如锂和钠在电池技术中发挥着关键作用，因其高能量密度。电化学过程中软金属晶粒选择生长形成的纹理是影响电池功率和安全性的关键因素。开发一种框架来理解和控制晶粒生长是一项多方面的挑战。本文构建了一种通用的热力学理论和相场模型，用于研究软金属的晶粒选择生长。我们的研究聚焦于晶粒选择生长中表面能与原子迁移性相关的固体内生应变能之间的相互作用。晶粒选择生长的差异源于软金属原子表面能和扩散势垱的各向异性。我们的发现突显了固态锂金属电池中受载应力引起的表面能各向异性所致的动力学限制。这些见解导致开发了一种非晶态LixSi1-x (0.50<x<0.79) 种子层，通过控制晶粒选择生长来提高无负极锂固态电池在室温下的临界电流密度。
引用
@article{arxiv.2411.10839,
title = {Grain Selection Growth of Soft Metal in Electrochemical Processes},
author = {Minghao Zhang and Karnpiwat Tantratian and So-Yeon Ham and Zhuo Wang and Mehdi Chouchane and Ryosuke Shimizu and Shuang Bai and Hedi Yang and Zhao Liu and Letian Li and Amir Avishai and Lei Chen and Ying Shirley Meng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.10839},
year = {2024}
}