硅纳米线作为锂离子电池负极：全电池建模
化学物理
2024-04-23 v1
摘要
硅（Si）负极因其实现高能量密度锂离子电池（LIB）的潜力而吸引了大量研究关注。许多研究集中于纳米结构硅负极以抵消性能退化。在这项工作中，我们对结合离子液体（IL）电解质的硅纳米线（NW）负极的LIB进行了建模。在负极侧，我们允许弹性变形以反映硅的大体积变化。通过基于物理的连续介质建模，我们可以深入了解通常难以获得的量，如活性材料中的应力分布。对于离子液体电解质，我们热力学一致的输运理论将对流作为相关输运机制。我们提出了体积平均的1d+1d框架，并进行了参数研究，以探讨硅负极形态对电池性能的影响。我们的发现强调了在基于物理的模拟中纳入硅体积膨胀的重要性。即使对于被认为对应力有益的纳米结构负极，膨胀也会影响电池的可实现容量。考虑足够的孔隙空间对于有效利用活性材料至关重要。
引用
@article{arxiv.2401.16125,
title = {Silicon Nanowires as Anodes for Lithium-Ion Batteries: Full Cell Modeling},
author = {Franziska Kilchert and Max Schammer and Arnulf Latz and Birger Horstmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.16125},
year = {2024}
}