DOI: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c06068
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41574734
تاريخ النشر: 2026-01-23
المؤلف: Jing Yu وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد والتقنيات المتقدمة للبطاريات
نظرة عامة
إن nucleation والنمو للطور الصلب من الأنواع المذابة في الإلكتروليتات هي عوامل حاسمة في أداء البطارية، تؤثر على السعة والكفاءة وقدرة المعدل والاستقرار والسلامة. غالبًا ما تفشل نماذج nucleation والنمو التقليدية في تمثيل ديناميات الخلايا العاملة بدقة، خاصة في التقاط تعقيدات النمو غير المتناظر خارج المستوى وإمدادات المتفاعلات المحدودة. تقدم هذه الدراسة نموذجًا جديدًا لـ nucleation والنمو يتناسب بفعالية مع الانتقالات الزمنية لـ nucleation potentiostatic من خلال دمج تأثيرات استنفاد المتفاعلات، مما يعيد إنتاج الزيادة الحالية المميزة، والذروة، والانخفاض المرتبط بـ nucleation دون الحاجة إلى تعديلات تعسفية.
يستوعب النموذج كل من عمليات nucleation الفورية والتدريجية ويطبق على nucleation ونمو كبريتيد الليثيوم (Li₂S) عند قطب محفز من محلول بولي كبريتيد الليثيوم. تكشف النتائج عن كثافات النوى تصل إلى \(6.7 \times 10^9 \, \text{cm}^{-2}\) وثابت معدل تفاعل فعال قدره \(1.8 \times 10^{-3} \, \text{s}^{-1}\). علاوة على ذلك، فإن الإطار المقترح له تطبيقات أوسع، تمتد إلى كيمياء التحويل الأخرى وترسيب المعادن حيث تكون تأثيرات الإمداد المحدود مهمة.
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c06068
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41574734
Publication Date: 2026-01-23
Author(s): Jing Yu et al.
Primary Topic: Advanced Battery Materials and Technologies
Overview
The nucleation and growth of solid phases from dissolved species in electrolytes are critical determinants of battery performance, influencing capacity, efficiency, rate capability, stability, and safety. Traditional nucleation-growth models often fall short in accurately representing the dynamics of working cells, particularly in capturing the complexities of asymmetric out-of-plane growth and the finite supply of reactants. This study presents a novel nucleation-growth model that effectively fits potentiostatic nucleation transients by incorporating the effects of reactant depletion, thereby accurately reproducing the characteristic current rise, peak, and decay associated with nucleation without the need for arbitrary adjustments.
The model accommodates both instantaneous and progressive nucleation processes and is applied to the nucleation and growth of lithium sulfide (Li₂S) at a catalyzed electrode from a lithium polysulfide solution. The findings reveal nucleus densities reaching up to \(6.7 \times 10^9 \, \text{cm}^{-2}\) and an effective reaction rate constant of \(1.8 \times 10^{-3} \, \text{s}^{-1}\). Furthermore, the proposed framework has broader applicability, extending to other conversion and metal-deposition chemistries where finite-supply effects are significant.