کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7732127 1497944 2015 10 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Solute segregation and stress intensity factors at the edge of elastic thin-film electrodes under chemical equilibrium
ترجمه فارسی عنوان
فاکتورهای جداسازی و استرس استحقاق در لبه الکترودهای نازک الاستیک، تحت تعادل شیمیایی
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
آندزهای با ظرفیت بالا، وعده زیادی برای نسل بعدی باتری های لیتیوم یون دارند. با این حال، چنین الکترودهای شناخته شده اند که از تخریب مکانیکی در طول دوچرخه سواری باتری رنج می برند. یک حالت شکست مهم که معمولا در الکترودهای نازک مشاهده می شود، واکنش فیلم از جمع کننده جریان پایین است. در اینجا، با توجه به اتصال غیرخطی بین زمینه های شیمیایی و مکانیکی، ما شدت تنش و عوامل جداسازی حلال را در نزدیکی لبه یک فیلم کشش نازک که به سطح یک بستر الاستیسیته ضخیم متصل است، می رسانیم. این فیلم در تعادل شیمیایی با مخزن توده ای خارجی در نظر گرفته شده است. در حالی که در محدودة اتصال بسیار ضعیف، فرموله سازی ما به تئوری کشش کلاسیک کاهش می یابد، نتایج نشان می دهد که اتصال مکانیکی شیمیایی منجر به افزایش عامل شدت تنش و جداسازی محلول در نزدیکی لبه فیلم می شود. اثر اتصال بر روی حلال و توزیع استرس در فیلم مورد بحث قرار گرفته است. علاوه بر این، یک عبارت تحلیلی برای فاکتور شدت تنش لبه در حد بسیار قوی مکانیک شیمیایی مکانیکی مشتق شده است، بر اساس آن یک ضخامت فیلم انتقادی انتقادی برای جلوگیری از لایه گذاری لبه پیشنهاد شده است. نتایج بالقوه نتایج برای رشد خستگی خفیف نیز مورد بحث قرار گرفته است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه شیمی الکتروشیمی
چکیده انگلیسی
High-capacity anodes hold great promise for the next-generation lithium-ion batteries. However, such electrodes are known to suffer from mechanical degradation during battery cycling. One important failure mode commonly observed in thin-film electrodes is film delamination from the underneath current collector. Here, by accounting for the nonlinear coupling between the chemical and mechanical fields, we derive the stress intensity and solute segregation factors close to the edge of a thin elastic film which is bonded to the surface of a thick elastic substrate. The film is considered in chemical equilibrium with an external mass reservoir. While in the limit of extremely weak coupling, our formulation reduces to the classical delamination theory, the results indicate that the chemo-mechanical coupling leads to magnification of the stress intensity factor and solute segregation near the film edge. The effect of coupling on the solute and stress distribution in the film is discussed. Further, an analytical expression is derived for the edge stress intensity factor in the limit of extremely strong chemo-mechanical coupling, based on which a modified critical film thickness to avoid edge delamination is proposed. Potential implication of the results for fatigue delamination growth is also discussed.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Power Sources - Volume 288, 15 August 2015, Pages 278-287
نویسندگان
,