Phase Transformation Dynamics in Porous Battery Electrodes

الکترودهای متخلخل متشکل از مواد فعال چند فاز به طور گسترده ای در باتری های لیتیوم یون استفاده می شود، اما پویایی آنها درک نمی شود. مدلهای دو مرحلهای عمدتا تجربی هستند و هیچ مدل برای سه مرحله یا بیشتر وجود ندارد. با استفاده از یک نظریه الکترود متخلخل متخلخل بر اساس ترمودینامیک غیر تعادل، ما نشان می دهیم که رفتار فاز آزمایشی را می توان از مدل های انرژی آزاد پیش بینی کرد، بدون اینکه مصالح مرزهای فاز یا اتصالات ولتاژ مدار باز شود. اولا ما شبیه سازی تداخل لیتیوم در فسفات آهن متخلخل، یک کاتد دو فازی معمولی را نشان می دهد و نشان می دهد که شکاف ولتاژ صفر جریان، فلات ولتاژ شیب دار و جریان های مبادله کمتر از حد انتظار ناشی از نوسان سازی وابسته به اندازه و بی ثباتی موزاییک است. سپس، ما گرافیت متخلخل، اندود استاندارد با سه مرحله پایدار را شبیه سازی می کنیم و نقاط تجربی از تغییرات فاز تغییر رنگ را بازتولید می کنیم. این نتایج چارچوبی برای طراحی و کنترل مبتنی بر فیزیک برای سیستم های الکتروشیمیایی با ترمودینامیک پیچیده ارائه می دهد.