声子驱动的非平衡触发因素导致电池电极热失控
材料科学
2026-04-23 v1
摘要
锂离子电池的热失控受控于其知之甚少的起始阶段，在该阶段局部加热会引入不稳定性。在此，我们确定了触发热失控的三个关键因素：局部电导率下降、热容变化和插层加热，它们显著增大了加速电池退化的温度梯度。我们利用一个将原子尺度声子计算与晶粒分辨热建模相结合的多尺度框架，识别出由外部加热事件和 LiZrS 的插层依赖热特性引起的跨晶界大温度梯度。观察到的热导率变化源于电荷重新分布和主体材料的键强调制，这与现有的锂振子力学理论形成对比。由插层驱动的内部加热事件引起局部温度梯度、有限速度热波干涉以及内部热波动，从而产生机械应变和亚晶粒热击穿。这些结果表明，热失控的触发受内部晶粒结构和组成以及外部环境的共同控制。我们的发现确立了抑制热点形成和提高快速充电期间电池安全性的材料和电极设计规则。
引用
@article{arxiv.2604.20424,
title = {Phonon driven non-equilibrium triggers for thermal runaway in battery electrodes},
author = {Harry Mclean and Francis Huw Davies and Ned Thaddeus Taylor and David W. Horsell and Steven P. Hepplestone},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.20424},
year = {2026}
}