کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7733956 1497953 2015 13 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Influence of constraints on axial growth reduction of cylindrical Li-ion battery electrode particles
ترجمه فارسی عنوان
تأثیر محدودیت ها در کاهش رشد محوری ذرات الکترود باتری لیتیوم استوانه ای
کلمات کلیدی
باتری لیتیوم یون، آندز سیلیکون، استرس ناشی از اشباع، نفوذ افزایش یافته استرس، محدودیت ها،
ترجمه چکیده
گسترش حجمی ذرات آنند سیلیکون در باتری لیتیوم یون در طول شارژ ممکن است منجر به ایجاد تنش های نامطلوب داخلی شود. برای یک ذره استوانه ای، چنین رشدی همچنین ممکن است به شکست از طریق انحنای منجر شود؛ اگر انبساط در جهت محوری به دلیل ذرات دیگر یا ساختارهای حمایت کننده محدود شود. برای مقابله با این مشکل، احتمال کاهش رشد محوری به لحاظ نظری با مطالعه تغییرات ساده هندسه سیلندر جامد مورد بررسی قرار گرفته است. اول، یک سیلندر حلقوی با لایتینگ یا از داخل و یا از خارج در نظر گرفته شده است. در هر دو مورد کاهش رشد محوری قابل توجه نیست. بعد، محدودیت های فیزیکی صریح با اضافه کردن یک مواد غیر پلاستیکی الاستوپلاستیکی مورد مطالعه قرار می گیرند: اول، محدودیت بیرونی حلقه ای در یک سیلندر سیلیکون جامد، و دوم محدودیت داخلی داخلی مثل یک سیلندر سیلیکونی حلقوی. در هر دو مورد، مشخص شده است که رشد محوری می تواند کاهش یابد، اگر تنش تولید ماده محدود کننده به طور قابل توجهی بالاتر از سیلیکون باشد و یا ضخامت محدودیت نسبتا بالا باشد. نمودارهای فاز برای هر دو موارد بیرونی و داخلی برای شناسایی مناطق فعال مطلوب ارائه شده است. در نهایت، برای تفسیر نمودارهای فازی و جداسازی اصول فیزیکی کلیدی، دو مدل ساده ساده ارائه شده است و نشان داده شده است که روند مهم کیفی نتایج شبیه سازی عددی را بهبود می بخشد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه شیمی الکتروشیمی
پیش نمایش مقاله
تأثیر محدودیت ها در کاهش رشد محوری ذرات الکترود باتری لیتیوم استوانه ای
چکیده انگلیسی
Volumetric expansion of silicon anode particles in a lithium-ion battery during charging may lead to the generation of undesirable internal stresses. For a cylindrical particle such growth may also lead to failure by buckling if the expansion is constrained in the axial direction due to other particles or supporting structures. To mitigate this problem, the possibility of reducing axial growth is investigated theoretically by studying simple modifications of the solid cylinder geometry. First, an annular cylinder is considered with lithiation either from the inside or from the outside. In both cases, the reduction of axial growth is not found to be significant. Next, explicit physical constraints are studied by addition of a non-growing elasto-plastic material: first, an outer annular constraint on a solid silicon cylinder, and second a rod-like inner constraint for an annular silicon cylinder. In both cases, it is found that axial growth can be reduced if the yield stress of the constraining material is significantly higher than that of silicon and/or the thickness of the constraint is relatively high. Phase diagrams are presented for both the outer and the inner constraint cases to identify desirable operating zones. Finally, to interpret the phase diagrams and isolate the key physical principles two different simplified models are presented and are shown to recover important qualitative trends of the numerical simulation results.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Power Sources - Volume 279, 1 April 2015, Pages 746-758
نویسندگان
, , , ,