Rate-dependent lithiation-induced failure modes of a cylindrical core-shell electrode
Rate-dependent lithiation-induced failure modes of a cylindrical core-shell electrode
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圆柱形核壳电极的速率依赖性锂化诱导的失效模式
DOI：
10.1016/j.rinp.2020.103018
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发表时间：
2020-03
影响因子：
5.3
通讯作者：
Yue Kai
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kai Zhang;Jie Chen;Yong Li;Dashun Liu;Bailin Zheng;Yue Kai
圆柱形核壳电极由于其高容量和稳定的电化学性能而被认为是锂离子电池最有前途的电极之一。然而，由于圆柱形核壳结构的固有结构特性，在实验中已经观察到失效，包括壳的断裂、核与壳之间的分层以及结构的屈曲，并且可能导致LIB的机械退化。为了避免这种故障，我们采用率相关模型来调查故障发生的临界条件。分析了壳层厚度、芯层半径、芯层内外半径比和装药率等因素对爆轰的影响。计算结果表明，壳层厚度和芯层半径可以改变不同失效的顺序，而芯层内外半径比对失效的影响不大，充电率影响失效发生的临界荷电状态（SOC）。此外，还建立了核壳结构几何特征变化的失效图，得到了避免失效的几何尺寸的总体最优值，为电极的设计提供了指导。
The cylindrical core-shell electrode is regarded as one of the promising electrodes for lithium-ion batteries (LIBs) due to its high capacity and stable electrochemical performance. However, owning to the intrinsic structural characteristics of the cylindrical core-shell structure, failures, including fracture of the shell, delamination between the core and the shell, and buckling of the structure, have been observed in experiments and may lead to the mechanical degradation of LIBs. To avert such failures, we employ a rate-dependent model to investigate the critical conditions for the occurrence of the failures. The effects of the shell thickness, core radius, ratio of outer radius to inner radius of the core, and charging rate are evaluated. The calculation results reveal that the shell thickness and the core radius can alter the sequence of different failures, while the ratio of outer radius to inner radius of the core does not have much influence on failures, and the charging rate affects the critical state of charge (SOC) for the onset of failures. Moreover, failure diagrams of the core-shell structure for the variations of geometric features are constructed to obtain the overall optimal values of geometric dimensioning for averting failures, which may guide the design of electrodes.
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DOI：
10.1007/978-1-4613-4277-9_4
发表时间：
1976
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
T. Dawson
通讯作者：
T. Dawson
核壳纳米线扩散诱发屈曲的剪切滞后模型
DOI：
10.1088/0022-3727/49/28/285602
发表时间：
2016
期刊：
Journal of Physics D: Applied Physics
影响因子：
--
作者：
Li Yong;Zhang Kai;Zheng Bailin;Yang Fuqian
通讯作者：
Yang Fuqian
锂离子电池中线材电极的锂化引起的屈曲：与大变形耦合的相场模型
DOI：
10.1016/j.ijsolstr.2018.05.014
发表时间：
2018-07
影响因子：
3.6
作者：
Zhang Kai;Li Yong;Wu Jingshen;Zheng Bailin;Yang Fuqian
通讯作者：
Yang Fuqian
影响因子：
3.9
作者：
T. Yoon;Cao Cuong Nguyen;Daniel M. Seo;B. Lucht
通讯作者：
T. Yoon;Cao Cuong Nguyen;Daniel M. Seo;B. Lucht
DOI：
10.1016/b978-0-12-816945-2.00010-9
发表时间：
2021
期刊：
Mathematical Modeling of Swimming Soft Microrobots
影响因子：
--
作者：
I. Khalil;A. Klingner;S. Misra
通讯作者：
I. Khalil;A. Klingner;S. Misra