کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7216263 1469942 2018 19 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Modelling stress-affected chemical reactions in non-linear viscoelastic solids with application to lithiation reaction in spherical Si particles
ترجمه فارسی عنوان
مدلسازی واکنشهای شیمیایی تحت تأثیر تنش در مواد جامد ویسکولاستیک غیر خطی با استفاده از واکنش لیتیوم در ذرات کروی
کلمات کلیدی
تنزل وابستگی شیمیایی، فرآیندهای شیمیایی، لیتیم سیلیکون، مواد ویسکولاستیک غیر خطی، سویه های محدود مشکل کروی متقارن،
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی (عمومی)
چکیده انگلیسی
This paper aims at modelling stress-affected chemical reactions in spherical particles by adopting the chemo-mechanical framework based on the chemical affinity tensor and combining it with the finite-strain non-linear viscoelastic constitutive model. The model is applied to the chemical reaction between lithium (Li) ions and silicon (Si), which has been considered as promising successor to graphite for use as active material in lithium-ion battery (LIB) anodes. However, during charging of LIBs, Si enters into the chemical reaction with Li ions, causing large volumetric expansion of Si particles, which leads to the emergence of mechanical stresses, which, in turn, can affect the kinetics of the chemical reaction even up to the reaction arrest. In this paper, the propagation of the reaction front separating the chemically transformed and the untransformed phases is modelled, and the coupled stress-diffusion-reaction problem is solved using the finite element approach. The model predicts the retardation and the locking of the chemical reaction in Si depending on the values of the chemical energy parameter, which corresponds to experimental observations.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: International Journal of Engineering Science - Volume 128, July 2018, Pages 44-62
نویسندگان
, , ,