赵莹在固体力学权威期刊上发表论文,探究固态锂电池电极的微结构设计
发布时间:2021-10-31

近日,我校航空航天与力学学院的赵莹研究员与英国剑桥大学合作者Norman Fleck教授、Vikram Deshpande教授在固体力学权威期刊Journal of the Mechanics and Physics of Solids(《固体力学与固体物理学杂志》)联合发表了题为“A compliant and low-expansion 2-phase micro-architectured material, with potential application to solid-state Li-ion batteries的论文。针对现阶段锂电池陶瓷电解质僵硬易脆的问题,提出了一种电极微结构,提高其力学柔性,探索了陶瓷固态电解质与活性材料在充放电过程中力学兼容的可能性。

固态锂电池以其潜在的高能量密度、功率密度及安全性被认为是现阶段锂电池的最有力的替代者之一。但是由于固态电解质相对于液态电解质而言刚度更高,在电极活性颗粒充放电时会产生集中应力,导致电池劣化甚至失效。针对这一问题,赵莹与其剑桥的合作者探索了一种两相点阵微结构,如图1所示,巧妙利用杆的弯曲,容纳了两种材料在充锂过程中化学应变的差异,同时降低了电极整体的刚度,使电池在充放电过程中产生更少的残余应力。

1双相点阵结构示意图。(a)代表单元的2维示意图及尺寸。(b)结构的3维展示。(c)数值模拟的单位结构。结构中两相分别标注为相A和相B,拥有不同的热/化学及力学性质。未涂色部分为第三相空气相。

 

赵莹为该文的第一作者,同济大学为第一单位,剑桥大学工程系的Norman Fleck教授为通讯作者,共同作者还有剑桥大学的Vikram Deshpande教授。此项研究得到了上海市科委“扬帆计划”和同济大学青年百人计划的资助。

 

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jmps.2021.104683

(赵莹)