Simulation of the diffusional impedance and application to the characterization of electrodes with complex microstructures
Simulation of the diffusional impedance and application to the characterization of electrodes with complex microstructures
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扩散阻抗模拟及其在复杂微结构电极表征中的应用
DOI：
10.1016/j.electacta.2020.136534
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发表时间：
2020
影响因子：
6.6
通讯作者：
Thornton, K.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yu, Hui-Chia;Adler, Stuart B.;Barnett, Scott A.;Thornton, K.
电化学阻抗谱（EIS）已被广泛应用于能源材料中材料性质的检测。EIS的一个重要方面是扩散阻抗。到目前为止，扩散阻抗行为的理解是基于一维（1D）扩散方程的解析解。然而，材料中的输运受到材料的三维（3D）微结构的强烈影响，这些微结构通常具有与简化的1D域不同的复杂几何形状。在这项工作中，我们模拟的浓度响应驱动的振荡负载通过求解扩散方程在复杂的，实验确定的3D微观结构从固体氧化物燃料电池阴极和锂离子电池阴极。模拟结果表明，扩散阻抗可以作为一种新的技术来评估多孔介质的微观结构特性，包括曲折度，孔隙率，和加载边界的面积。我们的研究结果打开了一个新的阵列的应用扩散阻抗测量。
Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) has been widely employed to probe material properties in energy materials. One important aspect of EIS is the diffusional impedance. To date, the diffusional impedance behavior is understood based on the analytical solutions of the one-dimensional (1D) diffusion equation. However, transport in materials is strongly influenced by the materials’ three-dimensional (3D) microstructures that often possess complex geometries that are unlike the simplified 1D domains. In this work, we simulate the concentration response driven by oscillating loads by solving the diffusion equation in complex, experimentally determined 3D microstructures obtained from solid oxide fuel cell cathode and lithium-ion battery cathode. The simulation results demonstrate that the diffusional impedance can serve as a new technique for the evaluation of microstructural characteristics of porous media, including the tortuosity, the porosity, and the area of the loading boundary. Our findings open a new array of applications for diffusional impedance measurements.
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DOI：
10.1039/c7cp07101a
发表时间：
2017
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Physical chemistry chemical physics : PCCP
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G. Barbero
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