Modeling crack growth during Li insertion in storage particles using a fracture phase field approach

شکستگی ذرات ذخیره سازی به عنوان یکی از دلایل اصلی از بین رفتن ظرفیت و افزایش قدرت در بسیاری از باتری های لیتیوم یونی مصرف می شود. ظهور شکستگی و ترک در ذرات به طور معمول به استرس مکانیکی مربوط می شود، که از لرزاندن یا غوطه ور شدن لیتیوم ناشی از تورم و انقباض مواد نامتقارن است. در اینجا، یک مدل ترکیبی از انتشار لیتیوم، استرس مکانیکی و رشد ترک با استفاده از یک روش میدان فاز برای بررسی نحوه شکل گیری ترک ها به اندازه ذرات و حضور یا عدم وجود یک ترک اولیه و همچنین کاربرد شار در مرز این مدل قابلیت انعطاف پذیری بزرگی را نشان می دهد که بدون محدودیت در رابطه با هندسه ذرات، ابعاد و مسیر ترک، امکان مشاهده همزمان تکامل انتشار لیتیوم و رشد ترک را فراهم می کند. در این کار، ما بر روی فرایند قرار دادن تمرکز می کنیم. به طور خاص، ما نشان می دهد وجود پدیده های شکستگی پیچیده، مانند شکاف شکاف و یا شکستن کامل ذرات ذخیره سازی در تنها یک نیمه چرخه درج لیتیم، پدیده ای است که تنها در مورد پیش بینی شده است.