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白皮书和应用说明
动力学热力学耦合下的锂离子电池厚电极设计
发布日期 2024
为提高锂离子电池的能量密度，人们做出了许多努力，其中设计厚电极是一种很有前途的方法。传统上，在构建厚电极时会考虑动力学效应，例如降低迂回度以促进离子传输。这项工作创新性地研究了动力学和热力学对电极过程的耦合效应，并通过可视化电极过程对两者进行了竞争分析。结果表明，倾斜的平衡电位曲线有利于电极的均匀利用，但严重的动力学约束会使热力学调节失效。因此，改变电极的热力学特性以加强调节效果是一种很有前途的方法，而动力学约束则是限制电池容量释放的内在因素。深入的分析表明，确保离子和电子的混合控制可以显著缓解动力学反应的异质性。作为概念验证，我们构建了具有垂直通道的厚电极，使热力学在电极过程中重新占据主导地位，最终在 4 C 条件下实现了 63% 的出色容量保持率。这项工作提供了一个更全面的视角，在指导电极设计以实现高能量密度方面取得了重大突破。
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