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固态电池硫基电解质在硅负极表面锂化衰退过程的第一性原理研究
1
作者
郝伟
刘亚坤
+3 位作者
梁正
贺筱雅
李雨珺
罗栋煌
《中国电机工程学报》
北大核心
2025年第16期6580-6590,I0036,共12页
硅负极和硫基电解质是全固态电池研究基础之一,其电化学与界面稳定问题尚不明晰。该文结合第一性原理计算和实验研究,分析硅负极在锂化-去锂化循环中的结构变化特征,建立硫代磷酸锂及硫代锗磷酸锂固态电解质耦合电池负极的能量和体积变...
硅负极和硫基电解质是全固态电池研究基础之一,其电化学与界面稳定问题尚不明晰。该文结合第一性原理计算和实验研究,分析硅负极在锂化-去锂化循环中的结构变化特征,建立硫代磷酸锂及硫代锗磷酸锂固态电解质耦合电池负极的能量和体积变化预测模型,对比其与锂和硅两种负极界面锂化衰退下的能量与结构变化,研究界面空腔的产生与扩展规律。结果表明,硅晶体在循环后转化为无定形态,单位化学式下能量增长0.48 eV、体积膨胀21.9Å3。硫代磷酸锂在硅负极锂化衰退下的能量下降和空腔体积变化为30.1 eV和-0.4%,小于锂负极下的46.5 eV和45.8%。实验表征结果与计算预测一致,表明硅负极可以有效抑制硫基固态电解质的自发锂化分解,阻止界面空腔产生。实验结果表明,电解质与负极表面锂化研究可以为电池内短路与热失控等安全问题提供参考。
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关键词
硅负极
硫基固态电解质
锂化衰退
界面空腔
第一性原理计算
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职称材料
题名
固态电池硫基电解质在硅负极表面锂化衰退过程的第一性原理研究
1
作者
郝伟
刘亚坤
梁正
贺筱雅
李雨珺
罗栋煌
机构
电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(
上海交通大学
电气工程系)
变革性
分子
前沿科学
中心
(
上海交通大学
)
出处
《中国电机工程学报》
北大核心
2025年第16期6580-6590,I0036,共12页
基金
工信部民机专项项目(MJZ5-2N22)
上海商用飞机系统工程联合研究基金(CASEF-2023-XM1)。
文摘
硅负极和硫基电解质是全固态电池研究基础之一,其电化学与界面稳定问题尚不明晰。该文结合第一性原理计算和实验研究,分析硅负极在锂化-去锂化循环中的结构变化特征,建立硫代磷酸锂及硫代锗磷酸锂固态电解质耦合电池负极的能量和体积变化预测模型,对比其与锂和硅两种负极界面锂化衰退下的能量与结构变化,研究界面空腔的产生与扩展规律。结果表明,硅晶体在循环后转化为无定形态,单位化学式下能量增长0.48 eV、体积膨胀21.9Å3。硫代磷酸锂在硅负极锂化衰退下的能量下降和空腔体积变化为30.1 eV和-0.4%,小于锂负极下的46.5 eV和45.8%。实验表征结果与计算预测一致,表明硅负极可以有效抑制硫基固态电解质的自发锂化分解,阻止界面空腔产生。实验结果表明,电解质与负极表面锂化研究可以为电池内短路与热失控等安全问题提供参考。
关键词
硅负极
硫基固态电解质
锂化衰退
界面空腔
第一性原理计算
Keywords
silicon anodes
sulfide-based solid-state electrolytes
lithiated degradation
interfacial cavity
first-principles calculation
分类号
TM912 [电气工程—电力电子与电力传动]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
固态电池硫基电解质在硅负极表面锂化衰退过程的第一性原理研究
郝伟
刘亚坤
梁正
贺筱雅
李雨珺
罗栋煌
《中国电机工程学报》
北大核心
2025
0
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