Studie van de beschadiging van de interfaces in all-solid-state lithium batterijen te wijten aan mechanische effecten (FWOSB68)

Lithium-ionbatterijen zijn een sleuteltechnologie geworden in ons dagelijks leven en de afgelopen tien jaar is er grote belangstelling voor nieuwe materialen en nieuwe configuraties van de cellen. Lithiumbatterijen in vaste toestand (SSB's) maken een hogere energiedichtheid mogelijk zonder afbreuk te doen aan vermogen en capaciteit, terwijl een hoge veiligheid bij variabele temperaturen en een goede cyclusstabiliteit wordt gegarandeerd. Tijdens het laden en ontladen van deze batterijen zijn er echter aanzienlijke volumeveranderingen in de elektroden die stress- en rekeffecten op de materialen veroorzaken. Deze effecten kunnen lagen scheiden en scheuren vormen in de batterijmaterialen, waardoor de potentieel verbeterde prestaties van deze batterijen worden verminderd. Ons doel is om de oorzaken van dit effect te onderzoeken en een hulpmiddel te ontwikkelen waarmee kan worden vastgesteld onder welke bedrijfsomstandigheden een SSB kan opereren zonder deze ongewenste effecten te ondervinden. Om dit te doen, proberen we een op fysica gebaseerd model te maken van een complete dunne-filmbatterij, die de mechanische eigenschappen van de elektrode en elektrolytmaterialen en informatie over de batterijgeometrie zou gebruiken om de cyclus van de batterijen te simuleren en lokale spanningsuitval als gevolg van de ladingstoestand van de cel en de uitgeoefende krachten. Het model volgt een ingebouwde aanpak waarin de interface geometrie
toenemende complexiteit geleidelijk, en het zal experimenteel gevalideerd worden bij elke stap van de modelontwikkeling.

Trefwoorden:Lithium ion

Disciplines:Destructieve en niet-destructieve materiaaltesten