多孔能源材料在有限扩散条件下的Warburg阻抗谱仿真研究

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作   者：

李雨;  杨维明;  黄秋安;  李伟恒;  李喜飞;  张久俊; 

作者机构：

上海大学理学院/可持续能源研究院;  湖北大学计算机与信息工程学院;  西安理工大学先进电化学能源研究院; 

关键词：

多孔电极;  Warburg阻抗;  半无限扩散;  渗透深度;  有限长度扩散; 

期刊名称：

西安理工大学学报

基金项目：

Ni2Mn1-yZy(Z = In,Sn 和Sb）铁磁形状记忆合金的磁熵研究

i s s n：

1006-4710

年卷期：

2019 年 02 期

页   码：

138-146

摘   要：

运用Warburg阻抗谱准确揭示多孔能源材料电极的动力学特性及离子在孔隙电解液的扩散行为,首先需要深入理解单孔Warburg阻抗谱随维度参数和材料特性的演化规律。本论文主要研究内容是:①建立单孔Warburg阻抗模型,并在理想界面和有限扩散条件下,从超越函数方程推演到代数方程;②通过数值计算方法,定量仿真了孔的直径、孔的深度、电解液单位长度电阻以及活性物/电解液界面单位长度比电容对Warburg阻抗特征的影响;③基于仿真结果,系统研究了Warburg阻抗谱的转折频率、横跨45°Warburg区低频电阻和低频等效电容随孔的维度参数和材料参数的动态演化规律;④最后,从电化学动力学的角度解释了有限扩散Warburg现象和半无限扩散Warburg现象彼此间的竞争关系及其观测结果的演变规律。通过本论文的仿真研究结果,可深入理解储能材料中多孔电极的行为特征,进而为有效设计储能材料的结构和组成提供了有价值的理论依据,尤其在能量密度和最大功率密度的优化上。