炭黑上SEI生长的电化学动力学，II：建模
化学物理
2019-03-05 v1 应用物理
摘要
容量衰减的数学模型能够减少锂离子电池开发与部署的时间和成本，而固体电解质界面（SEI）的生长是容量衰减的一个主要来源。第一部分中的实验揭示了炭黑负极上SEI生长的非线性电压依赖性和强烈的充放电不对称性，这是以往的模型所未捕捉到的。在此，我们提出一个耦合锂嵌入的SEI生长电化学动力学理论模型，该模型以极少的可调参数准确预测实验结果。关键假设是初始SEI为混合离子-电子导体，其电子电导率近似随局部锂浓度的平方变化，这与电子沿渗流网络的跳跃传导一致。通过在SEI的电子电导率中引入锂离子浓度依赖性，体相SEI从而调制电解质还原反应的过电势和交换电流。结果，SEI生长在嵌锂过程中被促进，而在脱锂过程中被抑制。这一新见解确立了SEI生长动力学的基本电化学。我们的模型通过引入电化学SEI生长及其对电势、电流大小和电流方向的依赖性效应，在预测容量衰减方面改进了现有模型。
引用
@article{arxiv.1901.01326,
title = {Electrochemical kinetics of SEI growth on carbon black, II: Modeling},
author = {Supratim Das and Peter M. Attia and William C. Chueh and Martin Z. Bazant},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.01326},
year = {2019}
}
备注
1 manuscript, 7 main text figures, 2 supplementary information figures