清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Role of grain-level chemo-mechanics in composite cathode degradation of solid-state lithium batteries

复合数 材料科学 微观结构 微观力学 成核 电解质 阴极 复合材料 电气工程 工程类 电极 化学 有机化学 物理化学
作者
Chuanlai Liu,Franz Roters,Dierk Raabe
标识
DOI:10.26434/chemrxiv-2024-2h7kn
摘要

Solid-state Li-ion batteries, utilizing Ni-rich oxide cathodes, hold promise for high-energy electrochemical storage. However, Li intercalation-induced dimensional changes can lead to crystal defect formation in these cathodes, and contact mechanics problems between cathode and solid electrolyte. Understanding the interplay between cathode microstructure, operating conditions, micromechanics of battery materials, and capacity decay remains a challenge. Here, we present a microstructure-sensitive chemo-mechanical model to study the impact of grain-level chemo-mechanics on the degradation of composite cathodes. We reveal that crystalline anisotropy, state-of-charge-dependent Li diffusion rates, and lattice dimension changes drive dislocation nucleation in cathodes and contact loss at the cathode/electrolyte interface. These dislocations induce large lattice strain and trigger oxygen loss and structural degradation preferentially near the surface area of cathode particles. Moreover, contact loss is caused by the micromechanics resulting from the crystalline anisotropy of cathodes and the mechanical properties of solid electrolytes, not just operating conditions. These findings highlight the significance of grain-level cathode microstructures in causing cracking, formation of crystal defects, and chemo-mechanical degradation of solid-state batteries.

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
可爱沛蓝完成签到 ,获得积分10
8秒前
16秒前
管靖易完成签到 ,获得积分10
21秒前
22秒前
lululemontree完成签到,获得积分10
32秒前
agyh应助小李老博采纳,获得10
33秒前
小坤不慌完成签到 ,获得积分10
36秒前
Jasper应助美满的天薇采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
科研通AI6应助林派锐采纳,获得10
1分钟前
lx完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
似水流年完成签到 ,获得积分10
1分钟前
t铁核桃1985完成签到 ,获得积分0
1分钟前
1分钟前
1分钟前
研友_VZG7GZ应助gengsumin采纳,获得10
1分钟前
BowieHuang应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
BowieHuang应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
杨杨发布了新的文献求助30
2分钟前
禹山河完成签到 ,获得积分20
2分钟前
一个小胖子完成签到,获得积分10
2分钟前
研友_LkD29n完成签到 ,获得积分10
2分钟前
123完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
2分钟前
RC发布了新的文献求助10
2分钟前
秋秋完成签到 ,获得积分10
2分钟前
星辰大海应助RC采纳,获得10
2分钟前
吴静完成签到 ,获得积分10
3分钟前
3分钟前
lingling完成签到 ,获得积分10
3分钟前
雪花完成签到 ,获得积分10
3分钟前
情怀应助葡萄酸奶冻采纳,获得10
3分钟前
3分钟前
77完成签到 ,获得积分10
3分钟前
mudiboyang完成签到,获得积分10
3分钟前
3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
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 临床微生物学程序手册,多卷,第5版 2000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1621
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] | NHBS Field Guides & Natural History 1500
The Victim–Offender Overlap During the Global Pandemic: A Comparative Study Across Western and Non-Western Countries 1000
King Tyrant 720
T/CIET 1631—2025《构网型柔性直流输电技术应用指南》 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5590635
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4676266
关于积分的说明 14795430
捐赠科研通 4634208
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2532871
邀请新用户注册赠送积分活动 1501349
关于科研通互助平台的介绍 1468741