赵金保教授课题组

研究前沿

3D电极微观建模模拟GITT研究碳胶相对锂离子扩散系数的影响

固相扩散系数是在电化学仿真中的重要参数,但该参数的测试精度一直难以称为准确,对同一种材料,不同的文献甚至能差出几个数量级。锂离子电池极片涂层是由活性材料AM、导电剂和粘结剂相互混合在一起的碳胶相CBD、孔隙组成的,但传统P2D模型由于几何省略,并未考虑导电碳胶相对电池电化学性能的影响,因此本文通过3D电极微观建模模拟GITT研究碳胶相对NMC111锂离子扩散系数的影响。

深入分析三种不同的CBD物理假设下活性颗粒的锂离子浓度分布,得出以下结论:锂离子在固相浓度不均匀分布,尤其是在更大、更孤立的NMC颗粒中。此外,在部分开放CBD和阻塞CBD的情况下,在CBD相附近的区域中,活性颗粒的Li+浓度增加。在这两种情况下,CBD可防止固相与电解质的界面锂脱嵌。这反过来会在活性颗粒中产生异质的Li+浓度梯度,从而影响固相扩散系数的分布。因此,CBD的阻塞性质越高,锂传输限制越高,而扩散系数越低。

原文链接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jpclett.0c00517

(何争)


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