锂离子电池硅薄膜电极充电膨胀的有限元仿真及其实验验证

摘要：

硅基负极锂离子电池材料因其具有高的理论容量(4200mAh/g)而成为最有希望的高容量负极材料之一.但硅负极在充放电过程中的体积效应,将引起电极材料粉化以及循环性能变差.为解决上述问题,将硅与惰性过渡金属材料复合,过渡金属充当体积效应的缓冲层.本文利用有限元软件abaqus对比了三种不同的硅薄膜材料(Si/Si-Mn/Si-Zr).通过磁控溅射方法制备了上述三种硅薄膜材料,并对其进行了SEM、XRD、循环性能等测试,实验得出的结论与仿真结果一致,加入的过渡金属材料有利于缓解体积效应,且Mn材料的缓解效应更强.

关键词： 锂离子电池 硅薄膜电极 充电膨胀 有限元仿真 实验验证

作者: 季家磊 朱孔军 刘鹏程 钱国明 王裕 刘劲松

作者单位: 南京航空航天大学航空宇航学院,中国南京 210016 广州大学机械与电子工程学院,中国广州 510006 南京航空航天大学材料科学与工程学院,中国南京 210016

会议类型: 国内会议

会议名称: 2017中国(赣州)国际新能源汽车动力电池高峰论坛暨第九届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会

会议地点: 江西赣州

会议语种:中文

页码: 1-6

在线出版日期: 2017-10-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）