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.
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
ynscw应助BRADp采纳,获得30
刚刚
健壮羊青完成签到,获得积分20
1秒前
Akim应助qiqi采纳,获得10
1秒前
homeless完成签到 ,获得积分10
1秒前
沪上国际完成签到,获得积分10
1秒前
忐忑的盼柳完成签到 ,获得积分20
1秒前
2秒前
鸡腿战神完成签到,获得积分10
2秒前
雨柏完成签到 ,获得积分10
2秒前
无奈大雁完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
无聊的又琴完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
我是老大应助王聪聪采纳,获得20
3秒前
顾矜应助四季豆采纳,获得10
3秒前
Cheng55完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
Dallas完成签到,获得积分10
4秒前
zhucc完成签到,获得积分20
4秒前
ZS完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
vvvvvvv完成签到,获得积分10
5秒前
思源应助向北采纳,获得10
5秒前
5秒前
所所应助苣木采纳,获得10
6秒前
彭于晏应助凣凢采纳,获得10
6秒前
vcccc发布了新的文献求助10
6秒前
无奈大雁发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
丘比特应助迷路的豌豆采纳,获得10
7秒前
gxudmy发布了新的文献求助10
7秒前
zhangxiaopan完成签到,获得积分10
7秒前
陈文杨关注了科研通微信公众号
7秒前
aiyi发布了新的文献求助10
8秒前
许文静发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
vvvvvvv发布了新的文献求助10
8秒前
QOP发布了新的文献求助10
9秒前
科研通AI6.3应助Iceshadows采纳,获得10
9秒前
尊敬若云完成签到,获得积分10
9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
AnnualResearch andConsultation Report of Panorama survey and Investment strategy onChinaIndustry 1000
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
Continuing Syntax 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
2026 Hospital Accreditation Standards 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 6264079
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8085829
关于积分的说明 16897987
捐赠科研通 5334599
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2839367
邀请新用户注册赠送积分活动 1816851
关于科研通互助平台的介绍 1670446