锂电极沉积物在负极上的非均相成核与生长

通过从基本原理出发，分析了电沉积阳极材料的非均相成核与生长。在热力学上，我们表明必须克服一个由过电位控制的临界半径，才能使枝晶形成在能量上变得有利。在动力学上，表面张力和过电位驱动力定义了一个临界动能半径，超过该半径时孤立的胚胎将生长，而低于该半径时将收缩。因此，识别出五种行为模式：成核抑制模式、长孵育时间模式、短孵育时间模式、早期生长模式和晚期生长模式。在成核抑制模式中，胚胎在热力学上是不稳定的，无法持续存在。对于小的过电位，在临界过电位2η○以下，并且位于热力学和动力学临界半径之间，存在一个亚稳态模式，在该模式中，局部电化学促发的吉布斯-汤姆森相互作用控制胚胎的粗化，从而定义了长孵育时间模式。此外，非常宽的核大小分布是被优先选择的。对于大的过电位，超过2η○，会形成短孵育时间模式，这是由于小的能量障碍和大的恒流驱动力。此外，较窄的核大小分布受到青睐。在早期生长模式中，热力学和动力学上优选的核生长到达到渐近生长速度。最后，在晚期生长模式中，形态不稳定性和局部电场主导了沉积物的形态和微观结构演变。