锂金属电池中应力驱动的晶须生成
化学物理
2025-03-28 v1
摘要
锂金属电池对于下一代高能量密度电池极具前景，特别是当锂直接电沉积在集流体上时。然而，锂晶须可在电镀早期阶段形成。这些晶须由于在剥离过程中形成孤立锂，导致库仑效率低下。晶须生成的机制尚未完全明了，文献中提出了不同的机制。本文中，我们通过计算探索了一种通过固体电解质界面 (SEI) 裂纹的应力驱动挤出机制，这解释了实验观察到的锂晶须根部生长现象。我们利用由实验测得的锂幂律蠕变行为参数化的幂律 Herschel-Bulkley 流体的流动来建模该挤出过程，从而得到典型的一维晶须形状。因此，在与 SEI 自修复的竞争中，SEI 开裂决定了晶须的出现，这为在液态电解质中避免晶须生成提供了一条简单的经验法则。
引用
@article{arxiv.2503.21481,
title = {Stress-driven whisker formation in lithium metal batteries},
author = {Martin Werres and Dariusz Niedziela and Arnulf Latz and Birger Horstmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.21481},
year = {2025}
}