Inhibit of Lithium Dendrite Growth in Solid Composite Electrolyte by Phase-Field Modeling

电解质 枝晶(数学) 材料科学 阳极 复合数 锂(药物) 相(物质) 化学工程 快离子导体 电导率 纳米技术 复合材料 化学 电极 有机化学 医学 几何学 工程类 内分泌学 物理化学 数学
作者
Yao Ren,Yue Zhou,Ye Cao
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:124 (23): 12195-12204 被引量:54
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.0c01116
摘要

Lithium (Li) dendrite growth poses serious challenges for the development of Li metal batteries. Replacing liquid electrolyte with solid composite electrolyte embedded with nanofiller additives can potentially suppress the Li dendrite growth. However, the underlying mechanism is still not fully understood, and most theoretical works focus on pure liquid electrolyte and ignore the mechanical strain effects. Here we developed a phase-field model to simulate the Li dendrite growth by incorporating the microstructure of the solid composite electrolyte and considering the mechanical effects of the electrolyte. Using aluminum oxide nanofiber embedded poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (P(VDF-HFP)) as an example, we discovered two key factors, the elastic modulus and the electrolyte nanochannel width that govern the Li dendrite growth. The difference of the Young's modulus between the Li metal and solid electrolyte acts as the additional mechanical driving force, which partially offsets the electrochemical driving force to either promote or inhibit the dendrite growth. We also discovered that the introduction of the 1D nanofiber arrays could confine the Li ion transport along vertical direction, reduce the concentration gradient across the metal/electrolyte interface, and inhibit the Li dendrite growth. Finally, the dependence of overall Li ion conductivity on the nanofiller is discussed. Our work provides deep understanding and designing strategy for the solid composite electrolyte for improved Li anode stability and Li ion conductivity.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
奇怪的柒发布了新的文献求助10
1秒前
xxx发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
李健应助闪闪雁兰采纳,获得10
5秒前
luoman5656完成签到,获得积分10
6秒前
LL应助标致的觅柔采纳,获得10
7秒前
GQZM完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
9秒前
慕青应助小青蛙OA采纳,获得10
9秒前
9秒前
奋斗书白发布了新的文献求助10
9秒前
hhhhhh发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
10秒前
盛夏之末应助旷野采纳,获得10
11秒前
周舟发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
画仲人发布了新的文献求助10
12秒前
支凌瑶完成签到,获得积分10
12秒前
14秒前
14秒前
Deadman发布了新的文献求助10
15秒前
McbxM发布了新的文献求助10
15秒前
kaili完成签到 ,获得积分10
16秒前
风铃发布了新的文献求助10
16秒前
健忘如松完成签到,获得积分10
18秒前
万能图书馆应助文献直达采纳,获得10
18秒前
高兴凡儿发布了新的文献求助10
19秒前
小青蛙OA发布了新的文献求助10
20秒前
Wang完成签到,获得积分10
20秒前
周舟完成签到,获得积分10
21秒前
Yu完成签到 ,获得积分10
24秒前
24秒前
沧笙踏歌发布了新的文献求助10
25秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
27秒前
科目三应助高兴凡儿采纳,获得10
28秒前
高分求助中
The Mother of All Tableaux Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 2400
Ophthalmic Equipment Market by Devices(surgical: vitreorentinal,IOLs,OVDs,contact lens,RGP lens,backflush,diagnostic&monitoring:OCT,actorefractor,keratometer,tonometer,ophthalmoscpe,OVD), End User,Buying Criteria-Global Forecast to2029 2000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind 1000
Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind (Sixth Edition) 1000
Optimal Transport: A Comprehensive Introduction to Modeling, Analysis, Simulation, Applications 800
Official Methods of Analysis of AOAC INTERNATIONAL 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3959547
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3505776
关于积分的说明 11126213
捐赠科研通 3237706
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1789252
邀请新用户注册赠送积分活动 871647
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 802931