析氧電極
發布時間：
2023/05/22 22:14
電池老化的主要表現在充放電循環期間和靜態儲存時都可以觀察到。使用時的充放電循環通常會損壞電極活性材料，特別是在重度使用下（使用度下的1000個循環比10%使用度下的10000個循環對電池材料破壞更嚴重）。電極電荷狀態函數發生變化引起了機械應力（例如對于一個完全充電的電極，石墨電極中的鋰離子插層導致石墨沿c軸膨脹12%）。相對地，鋰離子電極儲存能量時的性能退化主要來源于活性材料和電解質之間的相互作用。雖然這兩種機制通常被認為是不相關的，但耦合作用和一些額外的因素（如溫度）對鋰離子電極性能退化也會有很大的影響，這給情況增加了更多的復雜性。
石墨電極的電流密度一般為10~12A/cm2，比銅電極要大得多，因此在對應面積允許的電流大小范圍內，電流選用越大，則石墨放電加工速度越快，電極損耗越小，但表面粗糙度會變粗。
為了測試這種材料在電池中作為合適的電解質，他們建造了兩個類似的原型-它們都有一個金屬鈉電極。它們在另一個電極的組成上有所不同。在其中一個原型中，另一個電極是用磷酸鈉釩制成的，而另一個電極是用磷酸鐵鈉制成的。
本文制備了不同厚度的NCM111電極片，采用電化學模型對不同電極厚度的兩個電池進行了仿真。將仿真結果與實驗結果進行對比，驗證了模型的有效性，證明基于多孔電極理論的一維鋰離子電池電化學模型可以有效地仿真NCM111/石墨電池的放電過程。
不過，兩極間的電勢差會使電解液中的鹽不斷向電極集聚，當鹽覆蓋了整個電極，上述的氧化-還原反應無法持續，電池就沒有電了。
近些年水系鋅離子電池的研究得到了廣泛的關注，但是鋅電極可逆性差一直為人所詬病，這也限制了水系鋅離子電池更廣泛的應用。盡管鋅電極面臨的問題，包括鋅枝晶生長以及析氫腐蝕，已經被熟知。但是鋅電極在水系電解質中的副反應尚未完全揭示，例如電解液中溶解O2對鋅電極的影響。
實驗結果與仿真結果表明，電極厚度對鋰離子電池電化學性能的影響是多方面的，可總結為以下三個方面：(1)盡管電極厚度的增加可以提高活性物質的比重，從而提高電池的能量密度，但會給電池的電化學性能帶來負面影響。較厚的電極靠近集流體側的電解液消耗會增加，從而增加電極的容量損失。(2)電極越厚，電極內電化學速率的差別越大。一方面，內部電化學反應越不均勻，活性物質不能充分利用，使容量降低；另一方面，有可能造成體積變化的不一致，電極內部應力累積，導致阻抗增加。(3)電極厚度的增加會導致極化內阻相應地增加，進一步削弱電池的放電能力，這也是其倍率性能較差的原因，并且有可能引起更多的副反應，導致電池容量衰退。
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