电极形状对锂离子电池电极锂化过程的影响

作     者：孙士玮 聂建军 宋亦诚 Shi-Wei Sun;Jian-Jun Nie;Yi-Cheng Song

作者机构：上海市应用数学和力学研究所上海市能源工程力学重点实验室上海大学力学与工程科学学院上海200444 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.12172205 No.11672170)资助 

出 版 物：《电化学》 (Journal of Electrochemistry)

年 卷 期：2022年第28卷第4期

页      码：48-58页

摘      要：本文研究了锂离子电池电极形状对电极锂化过程的影响,借助实验观测和数值模拟揭示锂离子固相、液相扩散和嵌锂电化学反应的相互竞争关系。在实验中,设计了基于CCD相机的电极锂化过程原位观测实验方案,对三种不同形状(圆形、方形、三角形)电极的锂化过程进行实时观测,发现各种电极均存在锂化不均匀的现象,电极边缘锂化程度较高,而电极中心区域锂化程度较低。电极尖端曲率较大的位置更容易获得较多的锂离子嵌入,快速达到饱和,甚至发生锂枝晶沉积。数值模拟则揭示该锂化不均匀现象是电池内电场分布、电解液中锂离子浓度分布和活性材料中锂浓度分布综合影响的结果。电极形状的变化导致电解液内电场分布不均匀,使电解液中锂离子分布不均匀,最终出现锂化不均匀现象。本文揭示了电极形状对电极锂化过程的影响,增加了对锂离子电池锂离子输运、嵌入和扩散的竞争关系的理解,可为锂离子电池的设计和应用提供指导。

主 题 词：电极形状 锂化过程 原位观测 曲率 电场分布 

学科分类：0808[工学-自动化类] 08[工学] 

D　O　I：10.13208/j.electrochem.210506

馆 藏 号：203111729...