Mechanics-Driven Anode Material Failure in Battery Safety and Capacity Deterioration Issues: A Review

阳极 材料科学 电池(电) 降级(电信) 锂离子电池 计算机科学 机械工程 可靠性工程 法律工程学 工程类 电极 电信 功率(物理) 化学 物理 物理化学 量子力学
作者
Xiang Gao,Yikai Jia,Wen Zhang,Chunhao Yuan,Jun Xu
出处
期刊:Applied Mechanics Reviews [American Society of Mechanical Engineers]
卷期号:74 (6) 被引量:56
标识
DOI:10.1115/1.4054566
摘要

Abstract High-capacity anodes, such as Si, have attracted tremendous research interest over the last two decades because of the requirement for the high energy density of next-generation lithium-ion batteries (LIBs). The mechanical integrity and stability of such materials during cycling are critical because their volume considerably changes. The volume changes/deformation result in mechanical stresses, which lead to mechanical failures, including cracks, fragmentation, and debonding. These phenomena accelerate capacity fading during electrochemical cycling and thus limit the application of high-capacity anodes. Experimental studies have been performed to characterize the deformation and failure behavior of these high-capacity materials directly, providing fundamental insights into the degradation processes. Modeling works have focused on elucidating the underlying mechanisms and providing design tools for next-generation battery design. This review presents an overview of the fundamental understanding and theoretical analysis of the electrochemical degradation and safety issues of LIBs where mechanics dominates. We first introduce the stress generation and failure behavior of high-capacity anodes from the experimental and computational aspects, respectively. Then, we summarize and discuss the strategies of stress mitigation and failure suppression. Finally, we conclude the significant points and outlook critical bottlenecks in further developing and spreading high-capacity materials of LIBs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
hyishu完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
7秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
17秒前
lai发布了新的文献求助10
22秒前
流觞完成签到 ,获得积分10
23秒前
Jzhaoc580完成签到 ,获得积分10
23秒前
饱满的晓凡完成签到,获得积分10
24秒前
善良的樱完成签到 ,获得积分10
27秒前
27秒前
Silence完成签到 ,获得积分10
37秒前
40秒前
qweqwe完成签到,获得积分10
42秒前
feiyang完成签到 ,获得积分10
44秒前
369ninja发布了新的文献求助10
47秒前
欧阳完成签到 ,获得积分10
47秒前
枫楠完成签到,获得积分10
52秒前
55秒前
我不是哪吒完成签到 ,获得积分10
56秒前
lai发布了新的文献求助10
59秒前
Pendragon完成签到,获得积分10
59秒前
和平港湾完成签到,获得积分10
1分钟前
RaeganWehe完成签到,获得积分10
1分钟前
青海盐湖所李阳阳完成签到 ,获得积分10
1分钟前
weigaozhao完成签到,获得积分10
1分钟前
池东漾完成签到 ,获得积分10
1分钟前
chiyu完成签到,获得积分10
1分钟前
务实的姿完成签到 ,获得积分10
1分钟前
HY完成签到 ,获得积分10
1分钟前
MadysonKotrba完成签到,获得积分10
1分钟前
MatildaDownman完成签到,获得积分10
1分钟前
所所应助lai采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
加壹完成签到 ,获得积分10
1分钟前
GTR的我完成签到 ,获得积分10
1分钟前
nico发布了新的文献求助10
1分钟前
DarianaEderer完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Cronologia da história de Macau 5000
Petrology and Plate Tectonics 800
Electrode Potentials 550
Association of Reentry Well-Being with Psychological Distress, Employment, and Housing Instability 15-Months After Incarceration 500
Trees of tropical Asia : an illustrated guide to diversity 500
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 410
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7023699
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8695025
关于积分的说明 18424694
捐赠科研通 6519817
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3109921
关于科研通互助平台的介绍 2185190
邀请新用户注册赠送积分活动 2085657