用于双电层电容器低至中频阻抗的修正 Poisson-Nernst-Planck 理论
应用物理
2022-02-22 v2 化学物理
摘要
利用可解析处理的基于物理的模型理解电容性能量存储设备的系统级频谱阻抗响应，不仅对该技术进展十分重要，也更容易获得新的物理洞见。此处，我们报告一个修正的 Poisson--Nernst--Planck（PNP）系统，将电荷浓度与电势描述为具有阻容混合行为的电极的电动力学模型。这是通过（i）引入电流通量与带电物质浓度梯度及电场之间的时间偏移，以及（ii）在连续性方程中引入时间分数阶导数来实现的。其目的是表征阻抗偏离理想电容器的情况：在接近直流的频率处（例如阻抗角大于 -90 度），以及在中频处系统逐渐偏向电阻行为。后一趋势对建模很重要，以便从中识别器件容性带宽的范围。本文给出并讨论了对对称电解质/阻挡电极构型的一维修正 PNP 系统的求解与仿真结果。
引用
@article{arxiv.2202.06519,
title = {Modified Poisson-Nernst-Planck theory for low-to-mid frequency immittance of electric double-layer capacitors},
author = {Anis Allagui and Hachemi Benaoum and Hichem Eleuch and Chunlei Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.06519},
year = {2022}
}
备注
9 pages, 6 figures