A chemo-mechanical model coupled with thermal effect on the hollow core–shell electrodes in lithium-ion batteries
A chemo-mechanical model coupled with thermal effect on the hollow core–shell electrodes in lithium-ion batteries
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锂离子电池空心壳电极的热效应耦合化学机械模型
DOI：
10.1016/j.taml.2017.09.001
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发表时间：
2017-07
影响因子：
3.4
通讯作者：
Chunsheng Lu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bin Hu;Zengsheng Ma;Weixin Lei;Youlan Zou;Chunsheng Lu
电极是保证锂离子电池耐久性和安全性的关键部件。锂离子插入/移除和热膨胀失配可能在充电和放电过程期间在电极中引起高应力。本文基于COMSOL Multiphysics软件建立了一个连续介质模型，该模型综合考虑了电极的热、化学和力学行为。结果表明，由于扩散诱导应力和热失配，电极的几何形状对锂离子的扩散动力学起着重要的作用。较高的局部压应力导致较低的锂离子浓度，从而当一个颗粒嵌入另一个颗粒时导致较低的容量，这与实验观察一致。
Electrode is a key component to remain durability and safety of lithium-ion (Li-ion) batteries. Li-ion insertion/removal and thermal expansion mismatch may induce high stress in electrode during charging and discharging processes. In this paper, we present a continuum model based on COMSOL Multiphysics software, which involves thermal, chemical and mechanical behaviors of electrodes. The results show that, because of diffusion-induced stress and thermal mismatch, the electrode geometry plays an important role in diffusion kinetics of Li-ions. A higher local compressive stress results in a lower Li-ion concentration and thus a lower capacity when a particle is embedded another, which is in agreement with experimental observations.
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