可充电电池中枝晶问题的相场模拟

作     者：李亚捷 张更 沙立婷 赵伟 陈斌 王达 喻嘉 施思齐 LI Yajie;ZHANG Geng;SHA Liting;ZHAO Wei;CHEN Bin;WANG Da;YU Jia;SHI Siqi

作者机构：上海大学材料科学与工程学院上海200444 阿卜杜拉国王科技大学物理科学与工程系沙特阿拉伯王国图瓦23955-6900 上海大学材料基因组工程研究院上海200444 之江实验室浙江杭州311100 

基　　金：国家自然科学基金青年项目(52102280) 上海市浦江人才计划(2019PJD016) 中国工程物理研究院中子物理学重点实验室开放课题(2019BB07) 国家自然科学基金优秀青年科学基金项目(51622207) 国家自然科学基NSAF联合基金重点项目(U2030206) 国家自然科学基金面上项目(11874254) 

出 版 物：《储能科学与技术》 (Energy Storage Science and Technology)

年 卷 期：2022年第11卷第3期

页      码：929-938页

摘      要：可充电电池已被广泛应用于电动汽车等国家重点战略发展领域,然而在电池反复的充放电过程中,金属离子的不均匀沉积会导致电极表面枝晶生长,电池可逆容量降低和内部短路。枝晶的形成是极其复杂的过程,涉及到电化学、热力学、动力学和结晶学等多个学科,并受到充电条件、压应力、电池组分、温度、磁场等多重因素的影响。本文系统剖析了枝晶成核和生长过程中涉及到的理论模型,全面回顾了相场模拟在可充电电池枝晶问题中的研究进展,重点讨论充电条件、应力、外压及离子分布等因素对枝晶生长的影响,给出了电化学相场模拟在电池枝晶领域的研究范式。进而采用相场模拟研究了隔膜涂覆颗粒对电极表面离子浓度分布及枝晶生长均匀性的影响,为抑制枝晶隔膜的设计提供了理论依据。最后指明了相场模拟在枝晶研究方面的不足及未来重要的研究方向。

主 题 词：相场模拟 可充电电池 枝晶 理论模型 成核生长 

学科分类：0808[工学-自动化类] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0049

馆 藏 号：203108954...