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2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

11. Gradient Elasticity Effects on the Two-Phase Lithiation of LIB Anodes

verfasst von : Ioannis Tsagrakis, Elias C. Aifantis

Erschienen in: Generalized Models and Non-classical Approaches in Complex Materials 2

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

A coupled gradient chemoelasticity theory is employed to model the two-phase mechanism that occurs during lithiation of silicon nanoparticles used to fabricate next generation Li-ion battery (LIB) anodes. It is shown that the strain gradient length scale is able to predict the propagation of an interface front of nonzero thickness advancing from the lithiated to unlithiated region without necessarily including higher-order concentration gradients of the Li ions. Larger strain gradient coefficients (elastic internal lengths) induce more diffused interfaces and faster lithiation, which affect both internal strain and stress distributions in a similar way. Estimates for the migration velocity of the phase boundary are obtained and a range of values of the strain gradient length scale is shown to simulate the observed experimental results.

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Literatur
15.
Zurück zum Zitat Tsagrakis, I., Aifantis, E.C.: Gradient and size effects on spinodal and miscibility gaps. Contin. Mech. Thermodyn. (submitted) (2017) Tsagrakis, I., Aifantis, E.C.: Gradient and size effects on spinodal and miscibility gaps. Contin. Mech. Thermodyn. (submitted) (2017)
16.
Zurück zum Zitat Liu, X.H., Wang, J.W., Huang, S., Fan, F., Huang, X., Liu, Y., Krylyuk, S., Yoo, J., Dayeh, S.A., Davydov, A.V., Mao, S.X., Picraux, S.T., Zhang, S., Li, J., Zhu, T., Huang, J.Y.: In situ atomic-scale imaging of electrochemical lithiation in silicon. Natl. Nanotechnol. 7, 749–756 (2012). https://doi.org/10.1038/nnano.2012.170CrossRef Liu, X.H., Wang, J.W., Huang, S., Fan, F., Huang, X., Liu, Y., Krylyuk, S., Yoo, J., Dayeh, S.A., Davydov, A.V., Mao, S.X., Picraux, S.T., Zhang, S., Li, J., Zhu, T., Huang, J.Y.: In situ atomic-scale imaging of electrochemical lithiation in silicon. Natl. Nanotechnol. 7, 749–756 (2012). https://​doi.​org/​10.​1038/​nnano.​2012.​170CrossRef
18.
Metadaten
Titel
Gradient Elasticity Effects on the Two-Phase Lithiation of LIB Anodes
verfasst von
Ioannis Tsagrakis
Elias C. Aifantis
Copyright-Jahr
2018
Verlag
Springer International Publishing
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-77504-3_11

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.