超级电容器堆叠电极模型充电动态的渐近分析

超级电容器因其在快速充放电速率、长循环寿命、稳定性等方面的优异性能而成为有前景的电化学储能器件。超级电容器充电时间尺度的实验测量与理论预测常有较大差异。本工作发展了一种匹配渐近展开方法，以推导具有多孔电极的超级电容器的充电动态，其中超级电容器由堆叠电极模型描述。通过离子浓度与通量的连续性将每两个堆叠之间的主导阶解耦合，得到一个ODE系统，即zeta电势的广义等效电路模型，其势依赖的非线性电容与电阻由电解质的物理参数决定，例如非对称电解质的特定反离子价态。对投影后的ODE系统开展线性化稳定性分析，以从理论上刻画充电时间尺度。所推导的渐近解得到了数值验证。对非双指数充电时间尺度的进一步数值研究表明，所提出的广义等效电路模型及相应的线性化稳定性分析能够忠实捕捉具有多孔电极的超级电容器中非对称/对称电解质的充电动态。