실리콘 기반의 주석 계 전극 재료는 높은 정전 용량 밀도 때문에 리튬 이온 배터리의 전극 재료로 이상적이지만, 기계적으로 이러한 종류의 재료는 충 방전시 큰 부피 변형을 수반하며, 높은 응력 상태를 초래합니다. 그리고 리튬 이온 배터리의 수명에 심각한 영향을 미치는 전극 구조 및 기타 문제가 발생합니다.
적절하게, 상기 전극 구조를 설계 구조 기계적 손상의 문제가 발생하는 것을 방지하기 위해, 그것의 충전 및 방전시에 전극 재료의 힘을 확립 할 필요가있다 - - 화학적 결합 구조적 관계 시츄 실험과 스토니 식 중의 측정에 의해 얻어진 것이 일반적이며 충 방전 응력 진화시 전극 재료. 그러나,이 방법은 기판의 두께보다 작아야 필름의 두께에 의존하고, 변형시의 막 두께의 변화가 미미하고, 기재 필름과 같은 세 가지 가설들 사이의 양호한 접착 성, 고성능 배터리는 이러한 조건을 충족시키기가 어렵습니다.
이 문제, 비선형 역학 국가 중점 실험실을 해결하기 위해 역학 연구팀의 연구원 전원을 기반으로 - 전기 - 화학 결합 이론, 유한 요소 방법을 정확하게 충전 및 방전 과정에서 폭탄 전극 재료를 묘사 할 수 있습니다 개발 큰 소성 변형 및 내부 응력의 진화. 상기 유한 요소법 시뮬레이션을 사용는 스토니 수식 전극 막 많은 변형 탄소 성 해석, 전극 필름의 큰 변형에 의해 야기되는 에러 및 계면 재료 탄소 성 구조적 관계를 설명 응력 - 충전 - 방전 상태 곡선에 대한 특성의 영향 및 전극 재료 파라미터와 응력 - 충 방전 사이의 대응 관계 -이 연구는 충 방전 과정에서 전극 재료의 힘 - 전기 화학적 결합 구성 관계를 조사하는 것이다. 제공된 도움말.
관련 연구 결과는 전원의 국제 저널에 게시되었습니다 (Wen, J., Wei, Y., Cheng, YT, 2018). 대형 전극을 사용하는 박막 전극의 현장 응력 측정을위한 Stoney 방정식의 타당성 검토 - 변형 유한 요소 절차, J.Power Sources, 387,126-134.) 및 고체 역학 및 물리학 저널 (Wen, J., Wei, Y., Cheng, YT, 2018. 탄성 플라스틱의 응력 진화 전기 과정에서 .. 수치 방법과 그 applications.J.Mech.Phys.Solids, 116,403-415)이 연구는 중국 국가 자연 과학 재단의 지원, 과학 클래스 B 시범 사업의 중국 과학원과 미국 국립 과학 재단 (National Science Foundation).
(b) 충 방전 과정에서 전극 막의 응력 변화를 보여주는 수치 적 모델과 실험 결과의 비교, (c) 충 방전 과정에서의 전극 막의 응력 변화를 보여주는 수치 모델과 실험 결과의 비교, 전극 재료의 탄성 가소성 및 계면 파괴 조건 하에서의 필름의 내부 전단 응력 분포.
