Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô Hình Lớp Hoạt Động Hai Lỗ Thông Thường Của Cực Âm Pin Lithium-Oxy. Tính Toán Các Đặc Tính Chung Của Lớp Hoạt Động Cực Âm
Tóm tắt
Lớp hoạt động của cực âm trong pin lithium-oxygen (LOB) phải có một cấu trúc phức tạp bao gồm hai loại lỗ (lỗ lớn và lỗ vừa). Để đảm bảo hoạt động thành công của lớp hoạt động cực âm trong quá trình xả LOB, các nỗ lực đang được thực hiện để tạo ra hai loại cụm lỗ: cụm lỗ lớn cung cấp quá trình vận chuyển oxy đến vùng, nơi sản phẩm cuối cùng, peroxit lithium, được hình thành, và cụm lỗ vừa đảm bảo việc cung cấp các ion lithium. Cấu trúc của lớp hoạt động cực âm cấu thành từ hai loại cụm đã được tối ưu hóa trong các tính toán mô hình. Tuy nhiên, từ các dữ liệu thực nghiệm, ngay cả sau khi thực hiện các khuyến nghị lý thuyết này, các đặc trưng kích thước của LOB trong quá trình xả (cụ thể, mật độ dòng điện I, mA/cm2, và điện dung cực âm C, C/cm2) vẫn còn thấp. Trong công trình này, một loại cấu trúc lớp hoạt động cực âm mới đã được đề xuất: mô hình hai lỗ đều. Trong mô hình này, các kênh cung cấp oxy và ion lithium được phân tách khỏi nhau. Thực tế này cho phép cải thiện đồng thời và độc lập khả năng hoạt động của mỗi kênh. Các tính toán cho thấy rõ ràng ưu thế của các lớp hoạt động với cấu trúc mới này. Cụ thể, mật độ dòng điện i và điện dung cực âm С tăng lên hàng chục mA/cm2 và khoảng một ngàn C/cm2.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Abraham, K.M., J. Electrochem. Soc., 1996, vol. 143, p. 1.
Bruce, P.G., et al., Nat. Mater., 2012, vol. 11, p. 19.
Tran, C., J. Power Sources, 2010, vol. 195, p. 2057.
Yang, X.-h., He, P., and Xia, Y.-y., Electrochem. Commun., 2009, vol. 11, p. 1127.
Laoire, C.O., Mukerjee, S., and Abraham, K.M., J. Phys. Chem. C, 2009, vol. 113, p. 20127.
Laoire, C.O., Mukerjee, S., and Abraham, K.M., J. Phys. Chem. C, 2010, vol. 114, p. 9178.
Ma, Z., Yuan, X., Li, L., Ma, Z.-F., Wilkinson, D.P., Zhang, L., and Zhang, J., Energy Environ. Sci., 2015, vol. 8, p. 2144.
Tarasevich, M.R., Andreev, V.N., Korchagin, O.V., and Tripachev, O.V., Prot. Met. Phys. Chem. Surf., 2017, vol. 53, p. 1.
Pan, W., Yang, X., Bao, J., and Wang, M., J. Electrochem. Soc., 2017, vol. 164, p. E3499.
Chirkov, Yu.G., Andreev, V.N., Rostokin, V.I., and Bogdanovskaya, V.A., Altern. Energy Ecol. (ISJAEE), 2018, nos. 4–6, p. 95.
Tarasevich, Yu.Yu., Perkolyatsiya: teoriya, prilozheniya, algoritmy (Percolation: Theory, Applications, Algorithms), Moscow: Editorial URSS, 2011.
Chirkov, Yu.G., Andreev, V.N., Rostokin, V.I., and Bogdanovskaya, V.A., Russ. J. Electrochem., 2019, vol. 55, no. 9, p. 860.
Sandhu, S., Fellner, J., and Brutchen, G., J. Power Sources, 2007, vol. 164, p. 365.
Dabrowski, T., Struck, A., Fenske, D., Maaß, P., and Colombi Ciacchi, L., J. Electrochem. Soc., 2015, vol. 162, pp. A2796–A2804.
Read, J., Mutolo, K., Ervin, M., Behl, W., Wolfenstine, J., Driedger, A., and Foster, D., J. Electrochem. Soc., 2003, vol. 150, p. A1351.
Edwards, C.H. and Penny, D.E., Differential Equations and Boundary Value Problems: Computing and Modeling, Pearson, 2008.
Goloskokov, D.P., Uravneniya matematicheskoi fiziki. Reshenie zadach v sisteme Maple (Equations of Mathematical Physics. Solving Problems in the Maple System), St. Petersburg: Piter, 2004.
Bogdanovskaya, V.A., Chirkov, Yu.G., Rostokin, V.I., Yemetz, V.V., Korchagin, O.V., Andreev, V.N., and Tripachev, O.V., Prot. Met. Phys. Chem. Surf., 2018, vol. 54, no. 6, p. 1015.