亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整的填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

A First Molecular Dynamics Study for Modeling the Microstructure and Mechanical Behavior of Si Nanopillars during Lithiation

纳米柱 材料科学 阳极 分子动力学 无定形固体 微观结构 变形(气象学) 断裂(地质) 复合材料 纳米技术 变形机理 纳米结构 结晶学 计算化学 化学 物理化学 电极
作者
Fei Shuang,Katerina E. Aifantis
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:13 (18): 21310-21319 被引量:17
标识
DOI:10.1021/acsami.1c02977
摘要

This is the first study that employs large-scale atomistic simulations to examine the stress generation and deformation mechanisms of various Si nanopillars (SiNPs) during Li-ion insertion. First, a new robust and effective minimization approach is proposed to relax a lithiated amorphous SiNP (a-SiNP), which outperforms the known methods. Using this new method, our simulations are able to successfully capture the experimental morphological changes and volume expansions that SiNPs, hollow a-SiNPs, and solid crystalline SiNPs (c-SiNPs) experience upon maximum lithiation. These simulations enable us to selectively track the displacement of Si atoms and their atomic shear strain in the Li3.75Si alloy region, allowing us to observe the plastic flow and illustrate the atomistic mechanism of lithiation-induced deformation for various SiNPs for the first time. Based on the simulation results, a simple fracture mechanistic model is used to determine the fracture resistance of SiNPs, showing that the hollow a-SiNP is the optimal form of Si as an anode because it has the highest fracture resistance. The crack propagation simulation suggests that the preexisting dislocations in pristine c-Si can contribute toward the fracture of c-SiNPs during lithiation. These findings can guide the design of new Si-based anode geometries for the next-generation Li-ion 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
LONG完成签到 ,获得积分10
刚刚
量子星尘发布了新的文献求助10
1秒前
有夜空的地方必然有星河完成签到 ,获得积分10
2秒前
疯狂喵完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
10秒前
GONGLI发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
20秒前
olekravchenko给olekravchenko的求助进行了留言
20秒前
25秒前
matrixu完成签到,获得积分10
28秒前
Lorain完成签到,获得积分10
28秒前
wanci应助天真咖啡豆采纳,获得10
33秒前
34秒前
35秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
39秒前
ovo发布了新的文献求助50
45秒前
49秒前
伏城完成签到 ,获得积分10
50秒前
55秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
55秒前
66完成签到,获得积分20
57秒前
激动的晓筠完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
mo完成签到 ,获得积分10
1分钟前
zxcv22100发布了新的文献求助10
1分钟前
小肥完成签到 ,获得积分10
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
充电宝应助zxcv22100采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
大大小发布了新的文献求助10
1分钟前
Ava应助66采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
getgetting发布了新的文献求助10
1分钟前
沐风完成签到 ,获得积分10
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 1000
Statistical Methods for the Social Sciences, Global Edition, 6th edition 600
こんなに痛いのにどうして「なんでもない」と医者にいわれてしまうのでしょうか 510
Walter Gilbert: Selected Works 500
An Annotated Checklist of Dinosaur Species by Continent 500
岡本唐貴自伝的回想画集 500
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 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3660939
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3222150
关于积分的说明 9743757
捐赠科研通 2931683
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1605151
邀请新用户注册赠送积分活动 757705
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 734462