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全固态电池固体电解质中裂纹扩展与枝晶生长的耦合( Coupled crack propagation and dendrite growth in solid electrolyte of all-solid-state battery )
C Yuan X Gao Y Jia W Zhang J Xu
锂金属全固态电池（ASSBs）由于具有较高的安全性能和能量密度，是未来锂电池的候选材料。然而，Li枝晶生长和界面破坏是导致ASSBs循环性能恶化的两个致命问题，阻碍了ASSBs的广泛商业化。为了进一步理解其机理，本文从能量守恒的角度出发，提出了一个晶粒裂纹扩展和锂枝晶生长的电化学-力学耦合相场模型。结果表明,由于应变能密度的增加,较长的边缘和角度较尖的缺陷（？≥45)会使裂纹扩展更为剧烈,并导致较大的枝晶生长面积。我们观察到晶粒内部的初始缺陷对晶界内枝晶的生长起着无关的作用。堆叠压力大于10 MPa时,由于非平凡的机械驱动力,裂纹扩展和枝晶生长明显加快。当堆叠压力超过20 MPa时,机械应力应变能对枝晶生长的贡献超过15%,而当堆叠压力低于10 MPa时,机械应力应变能对枝晶生长的贡献微不足道。足够大的断裂门槛应变可以阻止裂纹的扩展。研究结果为从更全面的角度设计和评价ASSB的安全性和可循环性提供了基础工具，为下一代ASSB的开发扫清了障碍。
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