Basic and extendable framework for effective charge transport in electrochemical systems
Basic and extendable framework for effective charge transport in electrochemical systems
复制标题
电化学系统中有效电荷传输的基本且可扩展的框架
DOI：
10.1016/j.aml.2019.03.026
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发表时间：
2019
影响因子：
3.7
通讯作者：
Molla J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Molla J
我们认为基本的和易于扩展的运输配方的锂电池组成的阳极（锂箔），隔膜（聚合物电解质），和复合阴极（由电解质和嵌入粒子）。我们的数学研究显示了以下新的特点：（i）完全和非常基本的描述了混合输运过程依赖于中性的二元对称电解质，导致电势的非标准泊松方程以及经典扩散近似的间隙扩散：（ii）放大和基本的复合阴极方程允许考虑电极的几何和材料特征;（iii）导出的有效宏观模型可以用已知的均质域的数值策略进行数值求解，因此不需要求解高维数值问题或依赖于计算涉及的多尺度离散化策略，其中高度非均匀和现实，非线性和反应边界条件仍然未被探索。我们相信，这里提出的基本和易于扩展的配方将作为一个基本的和简单的设置对复杂的电化学系统及其优化，例如锂电池的系统的理论和实验的理解。
We consider basic and easily extendible transport formulations for lithium batteries consisting of an anode (Li-foil), a separator (polymer electrolyte), and a composite cathode (composed of electrolyte and intercalation particles). Our mathematical investigations show the following novel features: (i)complete and very basic description of mixed transport processesrelying on a neutral, binary symmetric electrolyte resulting in a non-standard Poisson equation for the electric potential together with interstitial diffusion approximated by classical diffusion; (ii)upscaled and basic composite cathode equations allowing to take geometric and material features of electrodes into account; (iii)the derived effective macroscopic model can be numerically solved with well-known numerical strategies for homogeneous domainsand hence does not require to solve a high-dimensional numerical problem or to depend on computationally involved multiscale discretization strategies where highly heterogeneous and realistic, nonlinear, and reactive boundary conditions are still unexplored. We believe that the here proposed basic and easily extendible formulations will serve as a basic and simple setup towards a systematic theoretical and experimental understanding of complex electrochemical systems and their optimization, e.g. Li-batteries.
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