电极反应

电池多孔电极反应不均匀性的热力学根源及其缓解措施

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]