可充电锂金属电池中枝晶形成的三维实验尺度相场模拟

我们对金属负极电池内形成枝晶的电沉积过程进行了相场模拟，并包含各向异性表征。我们描述了电池充电循环中相场、锂离子浓度和电势的演化，采用具有自动时间步长调整的时间推进算法求解方程，并在开源有限元库上实现。提出并经由不同数值测试评估了一种用于相场电沉积模型的修正锂晶体表面各向异性表征，其对数值参数表现出低敏感性。通过模拟极间距的变化捕捉到枝晶形态行为的改变。给出了一组仿真以验证所提公式，显示其与文献中报道的实验观测锂枝晶生长速率和形态相符。