纳米多孔超级电容器的充电时间与储能特性之间的关系
统计力学
2021-05-21 v3 介观与纳米尺度物理
摘要
研究纳米多孔电极的动态与静态储能特性之间的关联，有助于基于超级电容器技术的进一步进展。尽管经典密度泛函理论（c-DFT）已很好地描述了电容对孔径大小的依赖关系，但文献中指出缺乏能够正确估算充电时间的动态 c-DFT 扩展。在此，我们基于 c-DFT 建立了纳米孔内电解质的动态模型，该模型真实地描述了随时间变化的充电过程和最大静态电容。我们的计算表明，充电起始时总电荷对时间呈平方根依赖，随后遵循两个具有显著不同时间尺度的指数趋势，这与已发表的模拟结果一致。我们证明，完整充电时间对应于第一或第二指数趋势的时间尺度，具体取决于孔径大小。此外，我们找到了拟合宽范围参数下时间尺度的解析表达式。所推导的关联提供了充电时间与孔径、外加电压以及孔内最终离子密度之间的关系，使这些表达式可用于设计具有功率与能量特性最优组合的超级电容器。
引用
@article{arxiv.2011.04575,
title = {Relation between charging times and storage properties of nanoporous supercapacitors},
author = {Timur Aslyamov and Konstantin Sinkov and Iskander Akhatov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.04575},
year = {2021}
}