多孔电极内反应电流分布不均匀是电池充电/放电过程中普遍存在的现象,并且常常控制着电池的倍率性能。多孔电极中的反应不均匀性通常归因于电解质和/或固体电极相内质量传输的动力学限制。然而,在这项工作中,我们发现它也受到电极材料固有热力学行为的强烈影响,特别是平衡电位对充电状态的依赖性:当平衡电位曲线的斜率降低时,电极反应变得越来越不均匀。我们采用数值模拟和等效电路模型来阐明这种相关性,并表明反应不均匀性的程度和由此产生的放电容量可以通过无量纲反应均匀度数来预测。对于平衡电位对电荷状态不敏感且表现出显著反应不均匀性的电极材料,我们展示了几种在空间上均化多孔电极内反应电流的方法,包括匹配电子和离子电阻、引入分级电子电导率和降低表面反应动力学。© 2020 作者。由 IOP Publishing Limited 代表电化学学会出版。这是一篇开放获取的文章,根据知识共享署名 4.0 许可条款分发(CC BY,http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/),允许在任何媒体中不受限制地重复使用作品,前提是对原始作品进行适当的引用。[DOI:10.1149/1945-7111/abb383]
摘要 RELCoBatt 项目的目的是开发一种低成本的可溶铅电池,该电池使用回收的铅酸电池中的电解质。该项目开发的电池与其他液流电池不同,因为它在两个电极反应中使用相同的溶剂化 Pb 2+ 离子,这意味着它不需要膜,并且使用单一电解质,在运行过程中通过电池组泵送电解质(图 1)。在这项工作中,通过使用 3 种不同的电解质成分进行实验来研究充电状态的影响,模拟不同的充电状态: