Nonequilibrium Thermodynamics of Porous Electrodes

过电位 热力学 能斯特方程 电解质 扩散 离子键合 曲折 电极 化学物理 化学 多孔性 热扩散率 非平衡态热力学 离子 相(物质) 材料科学 电化学 物理化学 物理 有机化学
作者
Todd R. Ferguson,Martin Z. Bazant
出处
期刊:Journal of The Electrochemical Society [The Electrochemical Society]
卷期号:159 (12): A1967-A1985 被引量:299
标识
DOI:10.1149/2.048212jes
摘要

We reformulate and extend porous electrode theory for non-ideal active materials, including those capable of phase transformations. Using principles of non-equilibrium thermodynamics, we relate the cell voltage, ionic fluxes, and faradaic charge-transfer kinetics to the variational electrochemical potentials of ions and electrons. The Butler-Volmer exchange current is consistently expressed in terms of the activities of the reduced, oxidized and transition states, and the activation overpotential is defined relative to the local Nernst potential. We also apply mathematical bounds on effective diffusivity to estimate porosity and tortuosity corrections. The theory is illustrated for a Li-ion battery with active solid particles described by a Cahn-Hilliard phase-field model. Depending on the applied current and porous electrode properties, the dynamics can be limited by electrolyte transport, solid diffusion and phase separation, or intercalation kinetics. In phase-separating porous electrodes, the model predicts narrow reaction fronts, mosaic instabilities and voltage fluctuations at low current, consistent with recent experiments, which could not be described by existing porous electrode models.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
小马甲应助干净初彤采纳,获得10
刚刚
1秒前
听雨完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
贺岚完成签到,获得积分20
3秒前
Damia完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
安静海露发布了新的文献求助10
6秒前
ljq完成签到 ,获得积分10
7秒前
Zong完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
10秒前
科研通AI2S应助eeeee采纳,获得10
11秒前
虚幻井发布了新的文献求助10
13秒前
干净初彤发布了新的文献求助10
14秒前
士艳完成签到,获得积分10
14秒前
活泼水桃完成签到,获得积分10
15秒前
暮商完成签到 ,获得积分10
16秒前
suqiu完成签到,获得积分10
19秒前
X_runner完成签到,获得积分20
20秒前
21秒前
22秒前
23秒前
23秒前
勤劳怜寒发布了新的文献求助10
25秒前
David完成签到,获得积分10
28秒前
Zach发布了新的文献求助10
28秒前
瘦瘦发布了新的文献求助10
28秒前
Amie发布了新的文献求助10
29秒前
22222发布了新的文献求助30
30秒前
852应助畅快的觅风采纳,获得10
31秒前
suqiu发布了新的文献求助10
35秒前
myjf完成签到,获得积分10
35秒前
curtisness应助橙子采纳,获得20
36秒前
cannon8应助Amie采纳,获得10
37秒前
koukousang完成签到,获得积分10
38秒前
39秒前
瘦瘦完成签到,获得积分10
40秒前
玉玉发布了新的文献求助10
43秒前
Ava应助Nayuta48采纳,获得10
43秒前
高分求助中
Rock-Forming Minerals, Volume 3C, Sheet Silicates: Clay Minerals 2000
The late Devonian Standard Conodont Zonation 2000
Nickel superalloy market size, share, growth, trends, and forecast 2023-2030 2000
The Lali Section: An Excellent Reference Section for Upper - Devonian in South China 1500
The Healthy Socialist Life in Maoist China 600
The Vladimirov Diaries [by Peter Vladimirov] 600
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3267632
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2907088
关于积分的说明 8340578
捐赠科研通 2577809
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1401227
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 655005
邀请新用户注册赠送积分活动 633974