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Fracture of storage particles is considered to be one of the major reasons for capacity fade and increasing power loss in Li-ion batteries. In this work, we tackle the problem by merging a coupled model of mechanical stress and diffusion of Li-ions with a phase field description of an evolving crack. The novel approach allows us to study the evolution of the Li concentration together with the initiation and growth of a crack in an arbitrary geometry and without presuming a specific crack path.

Lithium-Diffusion --- Lithium-Ionen-BatterienCrack Growth --- Storage Particles --- Risswachstum --- Phasefield --- Li-Diffusion --- Phasenfeld --- Li-Ion-Batteries --- Speicherpartikel

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Grâce à l'amélioration de leurs performances et la diminution de leur coût de fabrication, les accumulateurs au lithium initialement commercialisés en 1991 par SONY pour alimenter les équipements portables, jouent désormais un rôle-clef dans le développement massif attendu de la mobilité électrique. Connectées au réseau électrique via les véhicules électrifiés dans lesquels elles seront embarquées, les batteries au lithium seront de surcroît utilisées comme moyen massif de stockage tampon des énergies renouvelables, ainsi que comme outils de soutien au réseau (effacement des heures de pointe, régulation de fréquence...), permettant, au-delà de leur fonction première (assurer la mobilité du véhicule), de démultiplier leur utilité. Ces évolutions vont profondément transformer nos sociétés, et permettre non seulement de réduire très significativement les émissions de CO2 et la consommation d'énergies fossiles (pétrole, gaz, charbon), mais également, si elles sont conduites et coordonnées efficacement, de contribuer à la croissance économique. Le développement de la mobilité électrique offre ainsi une opportunité unique de faire coïncider des exigences légitimes de protection de l'environnement avec des objectifs de développement industriel. Cet ouvrage a pour objectif d'offrir au lecteur une vue d'ensemble des technologies d'accumulateurs au lithium, de fournir un état des lieux des initiatives en cours dans le monde, et de dresser quelques perspectives pour l'avenir. Chercheurs au CEA et au CNRS, les auteurs de cet ouvrage disposent, tous, d'une expertise fondée sur plusieurs années d'expérience dans le développement des filières d'accumulateurs au lithium et des filières post lithium-Ion, sur l'ensemble des éléments de la chaîne de la valeur, depuis le design et la synthèse des matériaux d'électrodes, jusqu'à l'intégration dans le véhicule.

Lithium ion batteries. --- Cells, Lithium ion --- Electrochemical cells, Lithium ion --- LIBs (Lithium ion batteries) --- Li-ion batteries --- Lithium ion cells --- Lithium ion electrochemical cells --- Storage batteries

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There have been numerous excellent books on LIBs based on various different viewpoints. But, there is little book available on the state of the art and future of next generation LIBs, particularly eventually for EVs and HEVs. This book is therefore planned to show the readers where we are standing on and where our R&Ds are directing at as much as possible. This does not mean that this book is only for the experts in this field. On the contrary this book is expected to be a good textbook for undergraduates and postgraduates who get interested in this field and hence need general overviews on the LIBs, especially for heavy duty applications including EVs or HEVs.

Lithium ion batteries. --- Cells, Lithium ion --- Electrochemical cells, Lithium ion --- LIBs (Lithium ion batteries) --- Li-ion batteries --- Lithium ion cells --- Lithium ion electrochemical cells --- Storage batteries --- Semi-conductors & super-conductors

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The eight chapters in this book cover topics on advanced anode and cathode materials, materials design, materials screening, electrode architectures, diagnostics and materials characterization, and electrode/electrolyte interface characterization for lithium batteries. All these topics were carefully chosen to reflect the most recent advances in the science and technology of rechargeable Li-ion batteries, to provide wide readership with a platform of subjects that will help in the understanding of current technologies, and to shed light on areas of deficiency and to energize prospects for future advances.

Lithium ion batteries. --- Cells, Lithium ion --- Electrochemical cells, Lithium ion --- LIBs (Lithium ion batteries) --- Li-ion batteries --- Lithium ion cells --- Lithium ion electrochemical cells --- Storage batteries --- Engineering --- Physical Sciences --- Engineering and Technology --- Electrical and Electronic Engineering --- Power Electronics

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Anodes. --- Silicon --- Lithium ion batteries --- Electric properties. --- Materials. --- Cells, Lithium ion --- Electrochemical cells, Lithium ion --- LIBs (Lithium ion batteries) --- Li-ion batteries --- Lithium ion cells --- Lithium ion electrochemical cells --- Storage batteries --- Electrodes