输运瓶颈处的电势跳变导致标称离子型固体电解质在电化学电池中的失稳
材料科学
2020-11-18 v5
摘要
固体氧化物燃料电池（SOFC）、固体氧化物电解池（SOEC）与锂离子电池（LIB）等电化学器件的正常运行有时会因内部相的意外形成而失效。这些相包括SOEC氧化锆电解质晶界处的氧气泡、全固态LIB（石榴石型）Li7La3Zr2O12电解质内的孤立锂金属岛，以及Na-S电池Na-β-氧化铝与NASICON电解质内类似的钠金属岛。值得注意的是，尽管器件可双向极性工作，失效倾向却取决于极性。本文以简单热力学与动力学术语解释了标称离子型固体电解质及混合导电电极中的这些及其他现象：意外的内部相由推动恒定离子或电子流通过其内部输运瓶颈所需的大电势跳变引起。我们提出了包括极性依赖性的内部相形成确定规则，以帮助预测并缓解该现象，其导致微观结构失稳、效率恶化与击穿。
引用
@article{arxiv.1812.05187,
title = {Potential jumps at transport bottlenecks cause instability of nominally ionic solid electrolytes in electrochemical cells},
author = {Yanhao Dong and Zhichao Zhang and Ana Alvarez and I-Wei Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.05187},
year = {2020}
}