裂纹扩展已被广泛认为是二次粒子型活性材料降解的主要原因，包括LiNixMnyCo1-x-yO2(NMC)。已经进行了大量实验分析和基于3D建模的研究来揭示这一复杂现象，特别是对于富镍NMC，它们在高压、高温或高放电深度操作期间会经历大量裂纹扩展。

为了从根本上阐明这种不可避免的退化因素并允许其抑制，大邱庆北科学技术院Yong Min Lee, 忠南大学Sung-Soo Kim开发了单个几微米大小的LiNi0.7Mn0.15Co0.15O2(NMC711)粒子的数字孪生引导电化学机械(ECM)模型使用3D重建技术进行研究。

文章要点

1）由于数字孪生技术复制了真实的含孔NMC711二次粒子，因此该数字孪生电化学模型通过拟合两个关键参数：扩散系数和交换电流密度，即使在8 C倍率下也能模拟电压分布，误差在0.48%以内。

2）基于数字孪生的ECM模型是基于经过验证的电化学参数和机械性能开发的，例如来自轴晶格参数的锂诱导应变和纳米压痕测量的应力-应变曲线。使用该模型，还可以在单个NMC711粒子的操作数中可视化电化学反应引起的机械性能，包括应变、应力和应变能密度。

3）最后，研究人员利用先进的OperandoECM分析研究诊断裂纹形成，突出了该平台在阐明活性材料裂纹形成方面的有效性。

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Jihun Song, et al, Digital-Twin-Driven Diagnostics of Crack Propagation in a Single LiNi_0.7Mn_0.15Co_0.15O₂ Secondary Particle during Lithium Intercalation, Adv. Energy Mater. 2023,

DOI: 10.1002/aenm.202204328

https://doi.org/10.1002/aenm.202204328