近日,上海大学贺耀龙和施思齐等人在Science China Technological Sciences(《中国科学:技术科学》英文版)2024年第10期发表了题为“Quantifying the solid electrolyte interphase stress induced capacity fading
of lithium-ion batteries via a multiscale mechanical-electrochemical coupling model”的研究论文,提出了一种多尺度力学-电化学耦合模型,用于量化固体电解质界面应力诱导的容量衰减。He Y L, Xu P, Jiang D F, et al. Quantifying the solid
electrolyte interphase stress induced capacity fading of lithium-ion batteries via
a multiscale mechanical-electrochemical coupling model. Sci China Tech Sci, 2024,
67: 3168–3181固体电解质界面膜(SEI)被广泛认为是导致锂离子电池容量退化的关键因素。目前,尽管循环过程中因活性材料膨胀或收缩引起的SEI应力及相关机械失效已被广泛研究,但现有SEI组分变化及SEI应力导致的过电位变化现象对电池电化学性能的影响机制尚未揭示。论文建立了计及SEI组分演化、应力及副反应的多尺度力学-电化学耦合模型,实现了对SEI应力诱导的容量退化的量化分析,并针对两种典型电池(以Li[NiMnCo]O2为正极,分别以石墨和硅为负极)容量退化数据开展了模型验证。结果表明,SEI内应力对石墨和硅负极的容量衰减起了重要作用,在1C倍率下分别循环200次和100次后导致的总容量损失分别为27%和69%。本研究可为锂离子电池容量退化及SEI相关物性演化及优化设计提供重要理论支持。不同倍率和颗粒半径下Si/NMC电池循环100次后,SEI应力、裂纹、电化学反应引起的相对容量损失