Suppression of Dendrite Formation via Pulse Charging in Rechargeable Lithium Metal Batteries

过电位 材料科学 锂(药物) 电解质 枝晶(数学) 相间 化学物理 化学工程 阳极 化学 电极 电化学 医学 物理化学 工程类 生物 内分泌学 遗传学 数学 几何学
作者
Matthew Z. Mayers,Jakub W. Kamiński,Thomas F. Miller
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:116 (50): 26214-26221 被引量:202
标识
DOI:10.1021/jp309321w
摘要

We introduce a coarse-grained simulation model for the reductive deposition of lithium cations in secondary lithium metal batteries. The model accounts for the heterogeneous and nonequilibrium nature of the electrodeposition dynamics, and it enables simulation of the long timescales and lengthscales associated with metal dendrite formation. We investigate the effects of applied overpotential and material properties on early-stage dendrite formation, as well as the molecular mechanisms that govern this process. The model confirms that dendrite formation propensity increases with the applied electrode overpotential, and it demonstrates that application of the electrode overpotential in time-dependent pulses leads to dramatic suppression of dendrite formation while reducing the accumulated electrode on-time by as much as 96%. Moreover, the model predicts that time dependence of the applied electrode overpotential can lead to positive, negative, or zero correlation between cation diffusivity in the solid–electrolyte interphase (SEI) and dendrite formation propensity. Analysis of the simulation trajectories reveals that dendrite formation emerges from a competition between the timescales for cation diffusion and reduction at the anode/SEI interface, with lower applied overpotentials and shorter electrode pulse durations shifting this competition in favor of lower dendrite formation propensity. This work provides a molecular basis for understanding and designing pulsing waveforms that mitigate dendrite formation while minimally affecting battery charging times.
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
刚刚
上官若男的应助被elo采纳,获得10
刚刚
刚刚
呼延惜珊发布了新的文献求助10
刚刚
于余余完成签到,获得积分10
刚刚
jljyboki完成签到,获得积分10
刚刚
鳗鱼俊驰完成签到,获得积分10
1秒前
阳佟若剑发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
reme完成签到,获得积分10
1秒前
Sea_U完成签到,获得积分0
1秒前
2秒前
珏璟发布了新的文献求助30
2秒前
vv123456ha完成签到,获得积分10
3秒前
李健的应助被pency采纳,获得10
3秒前
蟑螂恶霸完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
三月肖完成签到,获得积分10
3秒前
ZJJ静完成签到,获得积分10
3秒前
北落完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
xiaobo发布了新的文献求助10
4秒前
笑然发布了新的文献求助10
4秒前
kuikui1100完成签到,获得积分10
4秒前
小花发布了新的文献求助30
5秒前
5秒前
Chain发布了新的文献求助10
6秒前
王子倩完成签到 ,获得积分10
6秒前
FF完成签到,获得积分10
6秒前
JPEI完成签到,获得积分10
7秒前
阿龙完成签到,获得积分10
7秒前
空白格完成签到 ,获得积分10
8秒前
bin完成签到,获得积分10
8秒前
hyst的应助被电工进网采纳,获得10
8秒前
褚楷瑞发布了新的文献求助10
8秒前
Corleone完成签到,获得积分10
8秒前
waiho完成签到,获得积分10
8秒前
帯砡发布了新的文献求助10
8秒前
Tin完成签到,获得积分10
9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
Nanocomposite Removal of Pesticides from Wastewater 2000
Электротехническая система магнитожидкостной герметизации валов регулируемых электродвигателей 800
日本語と中国語及びチベット・ビルマ語の語源関連性に関する分析 800
Practical Manual of Forensic Psychophysiology: Methodology, Execution, and Fields of Application 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
The Basics of Practical Optimization, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 内科学 复合材料 催化作用 心理学 人工智能 细胞生物学 光电子学 无机化学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7941458
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9425630
关于积分的说明 20971889
捐赠科研通 7529031
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3367489
关于科研通互助平台的介绍 2504391
邀请新用户注册赠送积分活动 2399260