电化学锂化和衰减过程中锂离子电池锗电极应力和断裂的测量

我们测量了溅射沉积的非晶锗薄膜在电化学锂化和电解过程中产生的应力。发现非晶LixGe电极在应力下的塑性流动明显小于非晶LixSi电极。应力测量允许将无定形LixGe的弹性模量量化为锂浓度的函数，表明与纯Ge相比，其刚度大大降低。此外，我们观察到较薄的锗薄膜在锂化和剥蚀循环中存活下来，而较厚的薄膜则断裂。通过监测裂缝形成的临界条件，利用断裂力学分析计算裂缝能。测定a-Li0.3Ge和a-Li0.3Ge的断裂能为Γ = 8.0 J/m^2Γ = 5.6 J/m^2a-Li1.6Ge。这些值与纯锗的断裂能相似，是典型的脆性断裂。尽管很脆，但在锂化过程中，无定形LixGe在相对较小的应力下流动的能力增强了Ge电极承受电化学循环而不断裂的能力。

论文可以在这里找到:http://publish.illinois.edu/mattpharr/files/2016/01/16.pdf

或者在这里:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775315305346