Модель аномальной диффузии для описания импеданса литий-ионного аккумулятора

В последние годы в компонентах литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) обнаружен аномально-диффузионный характер ионного транспорта. Несмотря на это, отсутствуют микроскопические модели ЛИА, последовательно учитывающие суб- или супердиффузию и перколяцию ионов лития в ЛИА. Все большее распространение получают полуэмпирические модели ЛИА на основе импедансов дробного порядка, что обусловлено аномальной диффузией ионов в неупорядоченной среде перколяционного типа. В работе проведена оценка влияния аномальной диффузии на спектры импеданса в рамках субдиффузионного обобщения электрохимической модели. С помощью субдиффузионных уравнений для электродных частиц и электролита с производными по времени дробного порядка модифицирована электрохимическая модель ЛИА. С применением свойств преобразования Фурье дробно-дифференциальных операторов обоснована эквивалентная схема, обобщающая известные схемы ЛИА. Показано, что наклон прямолинейного участка диаграммы Найквиста на низких частотах не всегда однозначно определяет показатель субдиффузии α QUOTE α и может быть как больше, так и меньше наклона, соответствующего нормальной диффузии. Установлена связь деградации свойств аккумулятора с изменением типа диффузии в компонентах ЛИА.
Ренат Тимергалиевич Сибатов
Ульяновский государственный университет, г.Ульяновск, Россия
Екатерина Владимировна Морозова
Ульяновский государственный университет, г.Ульяновск, Россия
Борис Михайлович Костишко
Ульяновский государственный университет, г.Ульяновск, Россия
Вячеслав Викторович Светухин
НПК «Технологический центр», г.Москва, Россия
Евгений Павлович Кицюк
НПК «Технологический центр», г. Москва, Россия
Александр Александрович Павлов
Институт нанотехнологий микроэлектроники Российской академии наук, г. Москва, Россия
Поделиться