宏观均相多孔电极电化学阻抗谱基础

创新点本文采用复相量方法，在宏观同态均相假设下，重新推演多孔电极电化学阻抗谱模型，并厘清先前模型推导中若干模糊性表述。由此，数值仿真了阻抗谱特征随多孔电极参数的演变规律，并定量揭示了多孔电极中电荷转移反应的耦合竞争效应。选题依据多孔电极在电化学能源存储与转换领域不可或缺，而阻抗谱模型为多孔电极的阻抗谱数据与物理化学参数建立起桥梁，故电化学阻抗谱可用来理解多孔电极中质量输运与电荷传导。对电化学能源系统实施电化学阻抗谱诊断，需要完整理解其多孔电极阻抗谱模型，才能合理配置测试参数，正确选择解析算法，准确理解实验数据，由此实现有效的阻抗谱诊断，进而得出可靠的结论。研究方案或路线

研究内容与数据

1.多孔电极的结构示意图Fig.1

(a)Schematicdiagramofporouselectrode;(b)Transmissionlinemodelforporouselectrode.Herein,diselectrodethickness,xandtrepresentthelocationvariableandtimevariable,respectively,

Φ1

(x,t)

and

Φ2

(x,t)

representthepotentialsofelectrodematrixandelectrolyteinpore,respectively.2.多孔电极中电荷转移反应的竞争效应：扩散系数DFig.2

Underagiven

σ1,theevolutiontrendoftheporouselectrodeimpedancespectrawithrespecttoD.At

σ1=1σ0,(a)Nyquistviewand(b)Nyquistenlargedview;at

σ1=10σ0,(c)Nyquistviewand(d)Nyquistenlargedview;at

σ1=100σ0,(e)Nyquistviewand(f)Nyquistenlargedview;when

σ1=1σ0、10σ0、100σ0,(g)|z|～fdiagramand(h)θ～fdiagram.3.多孔电极中电荷转移反应的竞争效应：电极厚度dFig.3

Underagiven

σ1,theevolutiontrendoftheporouselectrodeimpedancespectrawithd.At

σ1=1σ0

(a)Nyquistglobalviewand(b)Nyquistenlargedview;at

σ1=10σ0

(c)Nyquistglobalviewand(d)Nyquistenlargedview;at

σ1=100σ0

(e)Nyquistglobalviewand(f)Nyquistenlargedview;when

σ1=1σ0、10σ0、100σ0,(g)|z|～fdiagramand(h)θ～fdiagram.4.

多孔电极中电荷传导反应的竞争效应：单位体积的表面积ScFig.4

Underagiven

σ1,theevolutiontrendoftheporouselectrodeimpedancespectrawithrespecttoSc

.At

σ1=1σ0,(a)Nyquistviewand(b)Nyquistenlargedview;at

σ1=10σ0,(c)Nyquistviewand(d)Nyquistenlargedview;at

σ1=100σ0,(e)Nyquistviewand(f)Nyquistenlargedview;when

σ1=1σ0、10σ0、100σ0,(g)|z|～fdiagramand(h)θ～fdiagram.

主要结论1)厘清了传统多孔电极阻抗谱模型推导中的模糊性表述。在传统推导中，激励信号与响应信号表述不规范，阻抗谱模型推理过程不清晰，由此导致多孔电极阻抗谱的理解困难。本文采用复相量方法，重新推导同态多孔电极阻抗谱模型，厘清先前模型推导中模糊性表述。2)建立了完整的阻抗谱诊断示例。从主控方