家喻户晓,锂枝晶穿透陶瓷电解质会导致机械故障和短路,这抑制了全固态锂离子电板的交易化发展。但是,由于零落对枝晶穿透经过的原位原子级不雅测,其背后的机制仍然存在争议。
2025年2月24日,哈尔滨工业大学刘远鹏解说、新加坡南洋理工大学高华健解说在海外顶级期刊Nature Communications发表题为《Atomic mechanism of lithium dendrite penetration in solid electrolytes》的接洽论文,张博文、袁博韬为论文共同第一作家,刘远鹏解说、高华健解说为论文共同通信作家。
刘远鹏,哈尔滨工业大学解说。2012年、2014年、2019年在哈尔滨工业大学航天学院取得学士、硕士、博士学位,随后赴任于哈尔滨工业大学。
刘远鹏解说的主要接洽认识为储能材料界面力学多圭表分析,在Energy Environ. Sci.、Adv.Energy Mater.、Infomat、JMPS、IJSS、JAM和Proc. R. Soc. A等期刊发表代表性论文30余篇。
高华健,新加坡南洋理工大学解说。曾在西安交通大学获取工学学士学位,并在哈佛大学获取工程学硕士和博士学位,现赴任于南洋理工大学。
高华健解说的接洽限制平凡,包括固膂力学、纳米力学、生物力学等。并在这些限制取得了多项独创性恶果,举例创立了基于微不雅机制的应变梯度表面、超音速和超弹性动态断裂力学表面等。高华健解说是海外力学限制的顶尖众人,获取了多项海外荣誉,AG百家乐是真实的吗包括Timoshenko奖和希尔奖等。
作家哄骗分子能源学模拟重现了锂枝晶形核和穿透固态电解质(以LLZO为例)的动态经过。接洽限制揭示,动态生成的锂千里积会导致里面应力的抓续蓄积,最终在枝晶顶端导致固态电解质的断裂。
接洽评释了在评估这种断裂口头时仍然恰当经典的格里菲斯(Griffith)表面,但必须接洽局部锂离子浓度对断裂韧性的影响。此外,在多晶固态电解质中,不雅察到枝晶形核往往会向晶界偏转,并沿着晶界传播。
模拟和践诺限制均标明,锂枝晶在晶界处指挥的断裂发达出羼杂口头(I型和II型),这取决于断裂韧性和枝晶与晶界之间的角度。接洽进一步探究了锂枝晶穿透机制,为提升固态电解质的性能提供可贵的践诺指导。
图1:单晶锂枝晶穿透LLZO表征
图2:考证格里菲斯表面以及对枝晶里面锂金属现象的分析
图3:枝晶穿透经过中的增韧机制
图4:具有∑5(310)晶界的多晶锂枝晶穿透LLZO表征
图5:多晶LLZO中的I型断裂
图6:多晶LLZO中的II型断裂
图7:枝晶沿晶界穿透引起的羼杂口头断裂
综上,该论文通过分子能源学模拟和践诺考证,接洽了锂枝晶在固态电解质(以LLZO为例)中的穿透机制,揭示了枝晶形核、滋长以及最终导致电解质断裂的动态经过,并分析了晶界对枝晶穿透的影响。在改善晶界力学性能和扼制枝晶穿透方面具有进击意思意思意思意思,有望鼓励全固态锂金属电板的交易化发展,为改日高能量密度、高安全性储能期间的发展提供表面相沿。
Zhang, B., Yuan, B., Yan, X. et al. Atomic mechanism of lithium dendrite penetration in solid electrolytes. Nat Commun16玩AG百家乐有没有什么技巧, 1906 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-57259-x.