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
充电宝的应助被沈一一采纳,获得10
1秒前
211JZH发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
2秒前
2秒前
重要的碧空完成签到,获得积分10
2秒前
桐桐的应助被可爱的蓝天采纳,获得10
2秒前
2秒前
SciGPT的应助被lijiyan采纳,获得10
3秒前
666发布了新的文献求助10
3秒前
voyage完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
rr完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
WZZ完成签到 ,获得积分10
6秒前
fff完成签到,获得积分20
6秒前
7秒前
7秒前
window1000发布了新的文献求助10
7秒前
enzo911发布了新的文献求助10
7秒前
lemonade完成签到 ,获得积分10
7秒前
Zeen发布了新的文献求助10
8秒前
朗朗书生发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
keshan完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
红枣泡枸杞完成签到,获得积分10
10秒前
钱小豪完成签到,获得积分10
11秒前
可靠的大侠完成签到 ,获得积分10
11秒前
落霞与孤鹜齐飞完成签到,获得积分10
11秒前
小二郎的应助被allenise采纳,获得10
11秒前
yjy发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
12秒前
XT发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
LQ完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
华仔的应助被ee采纳,获得10
14秒前
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
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Comprehensive Heterocyclic Chemistry IV 400
Qualitative Methodologies in Tourism Studies: Disrupting and Co-creating Critical Research 350
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8051742
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9479625
关于积分的说明 21299029
捐赠科研通 7620045
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3393551
关于科研通互助平台的介绍 2524844
邀请新用户注册赠送积分活动 2431558