石墨中锂插层多层 Cahn-Hilliard 模型中的调幅分解与畴粗化
材料科学
2024-09-06 v1
摘要
在锂嵌入层状主体材料（如石墨）的过程中，锂原子可以在两个相邻石墨烯片层之间的平面内移动，但不能穿过片层。不同层间原子的排斥相互作用导致了称为“阶”的有序相的存在，其中 n 阶相由每 n 层中有一层被填满，其余为空组成。这类系统可以方便地由一个多层 Cahn-Hilliard 模型来描述，该模型可视为一个具有层内和层间锂原子相互作用的晶格气体模型的平均场近似。在本文中，通过线性稳定性分析和完整方程的数值模拟，分析了快速淬火至较低温度后阶形成的动力学。特别地，详细研究了 2 阶和 3 阶之间的竞争。线性稳定性分析预测，即使在 3 阶是稳定平衡态的组分范围内，2 阶也总是生长得最快。数值模拟证实了这一点，表明 3 阶仅在 2 阶的非线性粗化过程中出现。本文简要讨论了这一发现对电池电极充放电动力学的一些影响。
引用
@article{arxiv.2401.13108,
title = {Spinodal decomposition and domain coarsening in a multi-layer Cahn-Hilliard model for lithium intercalation in graphite},
author = {Antoine Cordoba and Marion Chandesris and Mathis Plapp},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.13108},
year = {2024}
}
备注
15 pages, 8 figures, submitted to Phys. Rev. E