초록 에너지 저장 탄소 섬유 복합재료(ESCFCs)는 기계적 하중을 견디면서 전기 에너지를 저장할 수 있는 다기능 구조 시스템을 향한 유망한 경로를 나타냅니다. 이 연구에서는 리튬 확산, 계면 전하 전달 및 확산 유도 응력 진화를 포착하기 위해 커플링된 전기화학적 기계적 프레임워크를 설계하였습니다. 이는 고체 상태 확산 이론, 전하 보존 원칙, 버틀러–볼머 반응 동역학 및 연속체 역학을 결합하여 지배 관계를 설정합니다. 제안된 프레임워크는 COMSOL 다물리학에 구현되어 주요 구조 변수를 파라메트릭 조사를 가능하게 하는 3차원 유한 요소 모델을 구성합니다. 섬유 직경, 섬유 간격, 분리막 두께, 전해질 특성 및 충전 속도에 특별히 중점을 둡니다. 고립된 효과를 검토하는 대신, 연구는 기계적 신뢰성과 전기화학적 효율성을 동시에 최적화할 수 있는 매개변수 창을 식별하고자 합니다. 시뮬레이션 결과, 비교적 높은 이온 전도성과 탄성 계수를 가진 고체 전해질의 경우, 섬유 직경을 줄이고 섬유 간격을 적절히 늘리면 섬유 내 응력 집중을 효과적으로 완화하는 것으로 나타났습니다. 대조적으로, 전해질의 전도성이 제한적이고 강성이 낮은 경우, 과도한 분리막 두께는 분극 현상을 악화시키며, 반면에 얇은 구조는 내부 응력을 완화하는 데 도움이 됩니다. 또한, 높은 충전 속도는 농도 기울기와 분극 효과를 강화시켜 충전 효율성이 눈에 띄게 감소합니다.
Du et al. (Thu,)은 이 문제를 연구했습니다.