损伤与断裂力学及其工程应用研讨会（2021）

150 / 2021-04-12 13:36:13

通过预锂化策略提高全固态电池复合电极的力学稳定性

全固态电池,预锂化,力化耦合

全固态电池复合电极在循环过程中由于活性物质与固体电解质的体积失配而产生的高应力不利于电极的力学稳定性。一个简单的预锂化策略有望通过减少活性材料的相对体积变化来提高复合电极的力学可靠性。为了验证预锂化的有效性和确定最佳预锂化程度，我们从复合电极中提取一个微单元建立了一个化学-力学耦合模型。微单元包含一个活性粒子和周围的固态电解质。用弹簧边界条件代替微单元与复合电极之间的相互作用力。模拟结果表明，轻微的预锂化不能缓解固态电解质中的高拉应力。而过量的预锂化加剧了活性粒子开裂和活性粒子与固态电解质界面脱粘的风险。我们确定了一个最佳的预锂化范围，可以用于提高复合电极的力学稳定性。这些结果使我们更清晰的认识预锂化基于力学机制的作用并提供了一个有效的方法用来改善固态电池复合电极的机械可靠性。