Characterization and quantification of multi-field coupling in lithium-ion batteries under mechanical constraints

锂(药物) 表征(材料科学) 电池(电) 离子 联轴节(管道) 材料科学 电化学 热的 扩散 电极 机械 纳米技术 热力学 化学 复合材料 物理 物理化学 功率(物理) 内分泌学 量子力学 医学
作者
Xue Cai,Caiping Zhang,Zeping Chen,Linjing Zhang,Dirk Uwe Sauer,Weihan Li
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:95: 364-379 被引量:20
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2024.03.048
摘要

The safety and durability of lithium-ion batteries under mechanical constraints depend significantly on electrochemical, thermal, and mechanical fields in applications. Characterizing and quantifying the multi-field coupling behaviors requires interdisciplinary efforts. Here, we design experiments under mechanical constraints and introduce an in-situ analytical framework to clarify the complex interaction mechanisms and coupling degrees among multi-physics fields. The proposed analytical framework integrates the parameterization of equivalent models, in-situ mechanical analysis, and quantitative assessment of coupling behavior. The results indicate that the significant impact of pressure on impedance at low temperatures results from the diffusion-controlled step, enhancing kinetics when external pressure, like 180 to 240 kPa at 10 °C, is applied. The diversity in control steps for the electrochemical reaction accounts for the varying impact of pressure on battery performance across different temperatures. The thermal expansion rate suggests that the swelling force varies by less than 1.60% per unit of elevated temperature during the lithiation process. By introducing a composite metric, we quantify the coupling correlation and intensity between characteristic parameters and physical fields, uncovering the highest coupling degree in electrochemical-thermal fields. These results underscore the potential of analytical approaches in revealing the mechanisms of interaction among multi-fields, with the goal of enhancing battery performance and advancing battery management.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Altain发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
科研通AI6.2应助寒冷苑睐采纳,获得10
1秒前
科研通AI6.4应助寒冷苑睐采纳,获得10
1秒前
小白完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
汉堡包应助沈澜采纳,获得10
2秒前
大个应助沈澜采纳,获得10
2秒前
2秒前
3秒前
科研通AI6.2应助认真元灵采纳,获得10
5秒前
英姑应助无奈的大神采纳,获得10
5秒前
5秒前
Lsyyy发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
红煌流星发布了新的文献求助10
6秒前
顾矜应助ytqs采纳,获得10
6秒前
7秒前
8秒前
Garland应助lit采纳,获得10
8秒前
Nole应助粗犷的芫采纳,获得30
9秒前
Nole应助热闹的冬天采纳,获得10
9秒前
所所应助张伟采纳,获得10
10秒前
江大橘完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
lu发布了新的文献求助10
12秒前
大葫芦发布了新的文献求助10
12秒前
赵哈哈发布了新的文献求助10
12秒前
Axuan完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
英俊冷玉完成签到,获得积分10
14秒前
谢逸杰完成签到,获得积分10
14秒前
谦让的苡完成签到,获得积分10
14秒前
li发布了新的文献求助10
14秒前
111完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
姚琛完成签到 ,获得积分10
16秒前
Axuan发布了新的文献求助10
16秒前
程雪霞发布了新的文献求助30
17秒前
高分求助中
Les chinois de jakarta: temples et vie collective 1000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
Social Psychology 800
基于锂离子电池正极材料回收的绿色溶剂开发及工程化应用研究 800
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7648847
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9221405
关于积分的说明 19794737
捐赠科研通 7214455
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3277947
关于科研通互助平台的介绍 2438950
邀请新用户注册赠送积分活动 2276263