Reduction of a Lithium-Ion Solid Electrolyte Model Under Potentiostatic Hold
Notice bibliographique
Résumé
Solid state electrolytes are becomingly increasingly attractive due to their improved safety, lower self-discharge, and higher power densities over the more commonly used liquid electrolyte [1,2]. Solid electrolytes are a relatively new material in the field of lithium-ion batteries, therefore there is considerably less mathematical investigation and analysis into these materials, compared with their liquid counterparts. We review a model for a solid electrolyte from thermodynamics principles [3]. We non-dimensionalise and scale the model to identify small parameters, where we identify a scaling that widens the boundary layer in the electrolyte compared to previous literature. We consider an Li2O solid electrolyte which is attached on each end by blocks of solid lithium. We fix a potential difference across the electrolyte and consider different charge flux conditions. We present asymptotic analysis and numerical solutions for both the zero-charge flux equilibrium and for the non-zero charge flux equilibrium problems. We consider numerical simulations of the full-time dependent problem and show that there are two important time scales in the problem, an early transient timescale where the boundary layers first approach their equilibrium followed by a longer timescale where we observe the transience in the bulk of the solution. We briefly talk about the application of a solid electrolyte to cylindrical nanowire electrodes. Recent advances in electrode chemistry have allowed for cylindrical nanowire geometries exhibiting low-capacity fade. However, the performance of these electrodes is very sensitive to experimental conditions and early charge behavior and thus it is important to understand the lithium transport process in these systems. Following from this work, we will combine the solid electrolyte model with a nanowire electrode in order to investigate these processes. References [1] A. Manthiram, X. Yu, Xingwen, and S. Wang. Lithium battery chemistries enabled by solid-state electrolytes, Nature Reviews Materials, Nature Publishing Group, 2(4), 1-16, 2017. [2] Z. Chen, G. Kim, Z. Wang, D. Bresser, B. Qin, D. Geiger, U. Kaiser, X. Wang, Z.X. Shen, and S. Passerini. 4-V flexible all-solid-state lithium polymer batteries, Nano Energy, Elsevier, 64, 103986, 2019. [3] S. Braun, C. Yada, and A. Latz. Thermodynamically consistent model for space-charge-layer formation in a solid electrolyte, The Journal of Physical Chemistry C, 119(39), 22281-22288, 2015.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,013 | 0,003 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».