纳米颗粒中嵌入反应的尺寸依赖性旋节线与混溶间隙
材料科学
2016-09-21 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
利用近期提出的相分离材料中嵌入动力学数学模型 [Singh, Ceder, Bazant, Electrochimica Acta 53, 7599 (2008)]，我们表明随着主体颗粒尺寸减小至纳米尺度，旋节线 (spinodal) 和混溶间隙 (miscibility gaps) 通常会缩小。我们的工作受近期关于高倍率锂离子电池材料 LiFePO4 的实验启发；以此作为实例基础，但我们的分析与结论适用于任何嵌入材料。我们描述了纳米颗粒中抑制相分离的两种普遍机制：(i) 一种由 Cahn-Hilliard 方程预测的经典体相效应，其中弥散相界受到颗粒几何形状的限制；(ii) 一种由化学势依赖的反应动力学预测的新颖表面效应，其中嵌入/脱出反应稳定了与局部环境平衡的表面附近的成分梯度。成分依赖的表面能和（尤其是）弹性应变可能有助于这些效应，但并非预测纳米尺度下旋节线和混溶间隙减小的必要条件。
引用
@article{arxiv.0906.3869,
title = {Size-dependent spinodal and miscibility gaps for intercalation in nano-particles},
author = {Damian Burch and Martin Z. Bazant},
journal= {arXiv preprint arXiv:0906.3869},
year = {2016}
}