Interplay Between Two Adjacent Electrical Double Layers at Metal | Solid Electrolyte | Liquid Electrolyte Interfaces

电解质 电极 相间 电化学 限制 材料科学 化学物理 金属 半电池 液态金属 纳米技术 化学 复合材料 工作电极 冶金 机械工程 物理化学 工程类 遗传学 生物
作者
Yupeng Qin,Jun Huang,Jie Zhang,Zhiwei Zhao,Limin Guo,Zhangquan Peng
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:128 (35): 14654-14662
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.4c03879
摘要

Electrical double layer (EDL) in modern batteries is radically different from that of the mercury electrode for which the conventional EDL models were initially developed. Particularly, the formation of a solid electrolyte interphase (SEI) divides the electrode–solution interface into two adjacent interfaces, while the interplay between these two EDLs is largely unclear. Herein, considering a metal | solid electrolyte | liquid electrolyte (M|SE|LE) system, we developed continuum models to understand the correlation between the charging states of the two adjacent EDLs. In addition to numerical results, analytical solutions of the differential double layer capacitances for two limiting cases, where the mobile charge countering the metal surface charge exists in either the SE or the LE, are obtained. The critical electrode potential marking the transition between the two limiting cases is analyzed. This work contributes to the understanding of nontraditional electrochemical interfaces in modern batteries.
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