硅纳米颗粒的电压滞后：化学-力学颗粒-SEI 模型
化学物理
2024-02-19 v2 应用物理
摘要
硅是下一代锂离子电池极具前景的负极材料。然而，锂化与脱锂过程中的体积变化及电压滞后是影响其寿命与性能的两大显著缺陷。我们研究了被固体电解质界面膜（SEI）包覆的非晶硅纳米颗粒产生电压滞后的原因。纳米硅内部的浓度梯度无法产生导致所报道电压滞后所需的巨大应力。我们的化学-力学模型表明，锂化与脱锂过程中刚性无机 SEI 的塑性变形重现了观测到的硅开路电压滞后。此外，SEI 的黏性行为解释了低电流下观测到的电压滞后与弛豫后观测到的电压滞后之间的差异。我们得出结论：SEI 的黏-弹-塑性行为是硅纳米颗粒负极电压滞后的根源。因此，考虑 SEI 力学行为对于进一步改进至关重要。
引用
@article{arxiv.2305.17533,
title = {Voltage Hysteresis of Silicon Nanoparticles: Chemo-Mechanical Particle-SEI Model},
author = {Lukas Köbbing and Arnulf Latz and Birger Horstmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.17533},
year = {2024}
}