任意多孔网络中电双层充电的基尔霍夫定律
摘要：电-双层（EDL）充电在多孔介质中的动态理解对于下一代能量存储装置的进展至关重要。由于直接数值模拟的高计算需求和缺乏简化模型的界面边界条件，目前对EDL充电的理解仅限于简单的几何形状。在本文中，我们提出了一个理论框架，可以在Debye-Hückel极限下预测任意长孔道网络中的EDL充电，而不限制EDL厚度和孔径。我们演示了电解质输运是利用电荷的电化学势（离子电化学势的权重平均）而不是电位来描述的，采用修改过的基尔霍夫定律的等效电路表示。通过采用这种等效电路表示，我们的方法可以准确地捕捉到电荷密度和电位的空间和时间依赖关系，并与计算密集型的直接数值模拟得到的结果相匹配。我们的框架提供的结果快了五个数量级，可以在一天内高效地模拟数千个孔隙。我们使用该框架研究了孔隙连接性和多分散性对孔道网络的电极充电动力学的影响，并讨论了这些因素如何影响电容充电的时间尺度、能量密度和功率密度。我们方法的可扩展性和多功能性使其成为设计3D打印电极和解释几何效应对电极阻抗谱测量的合理工具。
作者：Filipe Henrique, Pawel J. Zuk and Ankur Gupta
论文ID：2308.13100
分类：Chemical Physics
分类简称：physics.chem-ph
提交时间：2023-08-28