Unlocking the Electrochemical–Mechanical Coupling Behaviors of Dendrite Growth and Crack Propagation in All‐Solid‐State Batteries

材料科学 多物理 过电位 复合材料 电化学 电解质 枝晶(数学) 结构工程 有限元法 几何学 工程类 电极 化学 数学 物理化学
作者
Chunhao Yuan,Wenquan Lu,Jun Xu
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:11 (36) 被引量:104
标识
DOI:10.1002/aenm.202101807
摘要

Abstract Dendrite growth and crack propagation are two major hurdles on the road towards the large‐scale commercialization of lithium metal all‐solid‐state batteries (ASSBs). Due to the high multiphysics coupled nature of the underlying dendrite growth mechanism, understanding it has been difficult. Herein, for the first time, an electrochemical‐mechanical model is established that directly couples dendrite growth and crack propagation from a physics‐based perspective at the cell level. Results reveal that overpotential‐driven stress propels a crack to penetrate through the solid electrolyte, creating vacancies for dendrite growth, leading to the short circuit of the battery. Thus, high lithiation/charging rate and low conductivity of electrolytes can accelerate the electrochemical failure of the battery. It is further discovered that Young's modulus E LLZO of the electrolyte has competing contributions to the fracture and dendrite growth; specifically, when E LLZO = 40–100 GPa, the short circuit is triggered early. A larger toughness value hinders the crack propagation and mitigates the Li dendrite growth. The developed multiphysics model provides an in‐depth understanding of the coupling of crack propagation and dendrite growth within ASSBs and an insightful mechanistic design guidance map for robust and safe ASSB cells.
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
李爱国应助Tian采纳,获得10
刚刚
su发布了新的文献求助10
刚刚
WHATEVER发布了新的文献求助10
1秒前
fh1006完成签到,获得积分20
1秒前
CC发布了新的文献求助10
2秒前
CC发布了新的文献求助10
2秒前
幽默小白菜完成签到 ,获得积分20
2秒前
unyield发布了新的文献求助10
2秒前
洁净之柔发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
可耐的花生完成签到,获得积分10
4秒前
夏七完成签到,获得积分10
7秒前
Nole应助洁净之柔采纳,获得30
8秒前
欢呼战斗机完成签到,获得积分10
9秒前
天天快乐应助无奈宛采纳,获得10
10秒前
10秒前
幽默小白菜关注了科研通微信公众号
11秒前
11秒前
小蘑菇应助豆包耶耶冰采纳,获得10
11秒前
Planet_Rabbit完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
11秒前
Criminology34举报橘子皮求助涉嫌违规
12秒前
xing_xing应助Tonson采纳,获得50
12秒前
13秒前
14秒前
wansida完成签到,获得积分10
14秒前
天天快乐应助wzh采纳,获得10
14秒前
15秒前
15秒前
YI发布了新的文献求助10
16秒前
科研通AI6.4应助寒冷茈采纳,获得10
16秒前
16秒前
CC0113发布了新的文献求助10
17秒前
充电宝应助没有花活儿采纳,获得10
18秒前
777完成签到,获得积分20
18秒前
万物更始发布了新的文献求助10
19秒前
瘦瘦不乐发布了新的文献求助10
19秒前
skippy发布了新的文献求助10
19秒前
xing_xing应助刘佳采纳,获得20
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
CLSI VET01S-2024 Performance Standards for Antimicrobial Disk and Dilution Susceptibility Tests for Bacteria Isolated From Animals (7th Ed) 500
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 7758516
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9304522
关于积分的说明 20281172
捐赠科研通 7342256
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3312230
关于科研通互助平台的介绍 2462812
邀请新用户注册赠送积分活动 2326127