耦合模型揭示锂电池正极裂纹电解液浸润导致容量预测偏低25%

B910化工消息：5月3日，发表在arXiv上的一项研究揭示了锂电池正极颗粒裂纹中电解液浸润对电池性能和退化预测的重要影响。由S. Luza-Vega和E. Martínez-Pañeda领衔的团队构建了完全耦合的电-化学-力学模型，同时解析活性材料和裂纹内外电解质中的锂浓度、静电势和应力场。

研究发现裂纹尖端界面反应速率存在强烈的空间不均匀性，锂通量相对均匀通量假设放大约8倍。反应重分布主要由局部固态锂浓度和应力变化决定，而裂纹内电解质电势梯度影响较小。

传统均匀通量模型在1C倍率下低估实际容量达25%，且差异随倍率增大而加剧，同时在整个脱锂过程中低估拉应力10%，直接影响裂纹驱动力判断。这些结果表明，忽略裂纹-电解液耦合会导致对利用率和疲劳相关应力历史的系统性低估，对电池寿命预测和材料设计具有重要修正意义。 （来源：arXiv）