Suppression of Dendrite Formation via Pulse Charging in Rechargeable Lithium Metal Batteries

过电位 材料科学 锂(药物) 电解质 枝晶(数学) 相间 化学物理 化学工程 阳极 化学 电极 电化学 医学 物理化学 工程类 生物 内分泌学 遗传学 数学 几何学
作者
Matthew Z. Mayers,Jakub W. Kamiński,Thomas F. Miller
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:116 (50): 26214-26221 被引量:195
标识
DOI:10.1021/jp309321w
摘要

We introduce a coarse-grained simulation model for the reductive deposition of lithium cations in secondary lithium metal batteries. The model accounts for the heterogeneous and nonequilibrium nature of the electrodeposition dynamics, and it enables simulation of the long timescales and lengthscales associated with metal dendrite formation. We investigate the effects of applied overpotential and material properties on early-stage dendrite formation, as well as the molecular mechanisms that govern this process. The model confirms that dendrite formation propensity increases with the applied electrode overpotential, and it demonstrates that application of the electrode overpotential in time-dependent pulses leads to dramatic suppression of dendrite formation while reducing the accumulated electrode on-time by as much as 96%. Moreover, the model predicts that time dependence of the applied electrode overpotential can lead to positive, negative, or zero correlation between cation diffusivity in the solid–electrolyte interphase (SEI) and dendrite formation propensity. Analysis of the simulation trajectories reveals that dendrite formation emerges from a competition between the timescales for cation diffusion and reduction at the anode/SEI interface, with lower applied overpotentials and shorter electrode pulse durations shifting this competition in favor of lower dendrite formation propensity. This work provides a molecular basis for understanding and designing pulsing waveforms that mitigate dendrite formation while minimally affecting battery charging times.
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
香蕉觅云应助thuuu采纳,获得10
1秒前
yizhu完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
只只只发布了新的文献求助10
2秒前
大个应助张玉建采纳,获得10
2秒前
假扮关注了科研通微信公众号
2秒前
3秒前
FashionBoy应助困于浪漫冬采纳,获得10
3秒前
你呀发布了新的文献求助10
4秒前
LiaoN发布了新的文献求助10
4秒前
英姑应助jun采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
无极微光应助高贵振家采纳,获得20
5秒前
5秒前
李爱国应助命苦科研人采纳,获得10
5秒前
果果发布了新的文献求助10
5秒前
69完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
今后应助千陽采纳,获得10
5秒前
情怀应助车剑锋采纳,获得10
5秒前
5秒前
苹果易真完成签到,获得积分10
6秒前
hjw发布了新的文献求助10
6秒前
芋泥完成签到,获得积分10
7秒前
负责的蜜花完成签到,获得积分20
7秒前
7秒前
蚂蚁工人发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
黄元婷发布了新的文献求助10
8秒前
苹果易真发布了新的文献求助10
8秒前
RIchard完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
yang发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
zzh发布了新的文献求助10
9秒前
Yuan发布了新的文献求助10
9秒前
天天快乐应助QVQ采纳,获得10
9秒前
高分求助中
卤化钙钛矿人工突触的研究 1000
Engineering for calcareous sediments : proceedings of the International Conference on Calcareous Sediments, Perth 15-18 March 1988 / edited by R.J. Jewell, D.C. Andrews 1000
Wolffs Headache and Other Head Pain 9th Edition 1000
Continuing Syntax 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 510
Cardiac structure and function of elite volleyball players across different playing positions 500
CLSI H26-A2 500
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6242532
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8066456
关于积分的说明 16836466
捐赠科研通 5320500
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2833137
邀请新用户注册赠送积分活动 1810643
关于科研通互助平台的介绍 1666927