کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7738976 1497984 2014 7 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Effects of concentration-dependent elastic modulus on the diffusion of lithium ions and diffusion induced stress in layered battery electrodes
ترجمه فارسی عنوان
اثرات مدول الاستیسیته وابسته به غلظت بر انتشار یون های لیتیوم و استرس ناشی از انتشار در الکترودهای باتری لایه
کلمات کلیدی
مدول الاستیسیته وابسته به غلظت، انتشار یون لیتیوم، استرس ناشی از اشباع، الکترود چند لایه لایه فعال جمع کنونی،
ترجمه چکیده
مدل توزیع استرس با توجه به مدول الاستیسیته وابسته به غلظت ماده فعال برای الکترودهای چند لایه باتری لیتیوم ایجاد شده است. مکانیسم فیزیکی برای تأثیر تغییرات مدول در انتشار دی اکسید کربن و استرس دوگانه متناظر به خوبی روشن است. علاوه بر این، راه حل های تحلیلی حداکثر استرس در هر دو لایه فعال و کلکتور به ترتیب مشتق می شوند. یافته شده است که سخت شدن مدول موجب ایجاد استرس اضافی اضافی و افزایش نفوذ لیون-یون می شود، بنابراین برای افزایش استحکام دوگانه در الکترود بشقاب. در مقابل، تفکیک مدول موجب کاهش انتشار استرس می شود و تنش های مربوطه کاهش می یابد. این عوارض جانبی در هنگام شارژ پتانسیواستاتیک و شارژ گالوانوستاتیک با نرخ شارژ بالا بیشتر است. علاوه بر این، حداکثر استرس در لایه فعال مستقل از فرایند شارژ است، اما بستگی به تغییرات مدول الاستیک به دلیل ورود به لیون دارد. در نهایت، با افزایش نسبت ضخامت بین کلکتور و مواد فعال، اثرات مدول وابسته به غلظت بر انتشار لیتونی در لایه فعال کاهش می یابد، در حالی که این اثر بر حداکثر استرس در جمع کننده جریان افزایش می یابد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه شیمی الکتروشیمی
پیش نمایش مقاله
اثرات مدول الاستیسیته وابسته به غلظت بر انتشار یون های لیتیوم و استرس ناشی از انتشار در الکترودهای باتری لایه
چکیده انگلیسی
A stress assisted diffusion model considering concentration-dependent elastic modulus of active material has been established for the multi-layered electrodes of lithium batteries. The physical mechanism for the effect of modulus variation on the Li-ion diffusion and corresponding biaxial stress is well elucidated. Moreover, the analytic solutions of maximum stress in both active layer and collector are respectively derived. It has been found that the modulus stiffening gives rise to the additional stress gradient and enhances Li-ion diffusion, therefore to increase the biaxial stress in the plate electrode. In contrast, modulus softening makes the stress assisted diffusion less significant and the corresponding stresses are reduced. These coupled effects are more significant during potentiostatic charging and galvanostatic charging with high charging rates. Moreover, the maximum stress in the active layer is independent of charging process, but depends upon the elastic modulus variation due to Li-ion insertion. Finally, with increasing thickness ratio between collector and active material, the impacts of concentration dependent modulus on the Li-ion diffusion in active layer decreases, whereas this effect on maximum stress in the current collector increases.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Power Sources - Volume 248, 15 February 2014, Pages 517-523
نویسندگان
, , , , , ,