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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 电化基础 » 说capacity 会随着current density 增大而降低？
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zhangj199305

新虫 (小有名气)

[交流] 说capacity 会随着current density 增大而降低？ 已有6人参与

电化学初学者，有一问题向各位请教一下：
最近在一篇Goodenough文章中看到这么一个结论，说随着current density的提高，电池的capacity会随之下降。
按照文中解释是说，当外电路的electronic current density 较小时，可以与电池内部的ionic current density达到平衡，但是当ionic current density 到达极限时，增大electronic current density之后，capacity就会降低。我不是很能够理解他的capacity是根据什么来算的？

原文如下：
”capacity decreases with the rate of charge or discharge, i.e. the magnitude of the electronic current in the external circuit, which must be matched by the internal ionic current within the battery. Since the ionic current density of the electrolyte and electrodes, including the rate of ion transfer     across the electrode/electrolyte interface, is much smaller than the electronic current density, the electrodes and electrolyte have a large surface are  and a small thickness. Nevertheless, at high current densities, the ionic motion within an electrode and/or across an electrode/electrolyte interface  is  too slow for the charge distribution to reach equilibrium, which is why the reversible capacity decreases with increasing current density in battey.
-- Chem. Mater., Vol. 22, No. 3, 2010 (Challenges for rechargeable batteries)
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1楼 2017-04-02 09:35:44
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455146091

木虫 (正式写手)
★
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随着电流密度的增大，在充放电循环过程中电池的极化现象变得加剧，所以电池的容量衰减也会变得比较突出。
电池的容量和其克容量、重量、负载比例、面密度、叠卷层数有关
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Qiao
2楼2017-04-02 09:57:05
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ywuweizi

版主 (著名写手)
★
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电流密度大时，相对于外电路平衡来说，离子在电极或电极界面迁移速率太低，所以capacity 会随着current density 增大而降低
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3楼2017-04-02 09:58:28
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fanxuliang90

木虫 (著名写手)
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可以参考径向模型和马赛克模型

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无牵无挂。。自己努力
4楼2017-04-03 00:35:48
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烟圈o0

木虫 (著名写手)
★
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可以理解为倍率放电时，容量逐渐降低，限制因素是离子电导率，因离子电导率低于电子电导率所致，capacity是指外电路的容量
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未经省察的人生是不值一提的
5楼2017-04-04 18:03:08
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巴山夜雨510

银虫 (小有名气)
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我认为这段话是在解释电池驱动电路的“速率控制步骤”或“木桶短板理论”。相对于外电路而言，电池内部的电流反应是控制步骤，电池内部的电化学反应可以分为五步，其中文中说的电极/电解液界面处进行的是应该是指“氧化还原”亦即“电荷转移”过程，这个过程在五步中是最慢的，是电池内部乃至整个电路的控制步骤和短板。电流越大前一步的产物在这一步的反应端积聚越多，该步无法达到平衡状态，导致极化增大直至达到充放电的截止电位，结果体现为电池放出的电量降低。

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life.oasis
却话巴山夜雨时
6楼2017-04-04 19:02:54
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life.oasis

木虫 (正式写手)
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引用回帖:
6楼: Originally posted by 巴山夜雨510 at 2017-04-04 19:02:54
我认为这段话是在解释电池驱动电路的“速率控制步骤”或“木桶短板理论”。相对于外电路而言，电池内部的电流反应是控制步骤，电池内部的电化学反应可以分为五步，其中文中说的电极/电解液界面处进行的是应该是指“ ...

你好，你的回答完全赞同。
在你回答的基础上能否请教一下：如你回答所言，大电流密度时，五步骤中的氧化还原/电极反应成为控制步骤，此时电子能很快通过电极输出到外电路 ，锂离子在近电极处或电解液中的的前置转化 或 液相传输收到阻碍，浓度差极化非常明显，请问此时是否可理解为已经达到了电池的传输极限？电极的电位/电势是又是怎么降低的？（对于放电过程，是anode大量锂离子聚集和cathode大量电子聚集造成？）
谢谢你！
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一点浩然气，千里快哉风
7楼2017-04-27 15:40:21
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