Unveiling the plating-stripping mechanism in aluminum batteries with imidazolium-based electrolytes: A hierarchical model based on experiments and ab initio simulations
Baterie aluminiowe z elektrolitami imidazolowymi stanowią obiecujący kierunek dla nowej generacji baterii. Krytycznym aspektem jest odwracalność anody z metalicznego aluminium, który jest utrudniony podczas ładowania-rozładowywania baterii z powodu odwracalnych/nieodwracalnych reakcji ubocznych po stronie anodowej i katodowej. Niezbędne jest zrozumienie mechanizmów roztwarzania-osadzania na interfejsie elektroda-elektrolit, co nie zostało jeszcze dobrze zbadane ze względu na złożoność różnych reakcji zachodzących na powierzchni anody aluminiowej. W niniejszej pracy połączono model fizyczny wysokiej wierności z teorią funkcjonału gęstości, aby wyjaśnić mechanizmy roztwarzania-osadzania, które zachodzą na powierzchni anody aluminiowej przy różnych gęstościach prądu. Na eksperymentalnie zweryfikowanym modelu fizycznym przeprowadzono analizę wrażliwości, wykorzystując model regresji metodą Gaussa oparty na algorytmach uczenia maszynowego, w celu zidentyfikowania najważniejszych parametrów dla mechanizmu roztwarzania-osadzania aluminium. Elektroosadzanie aluminium jest kontrolowane zarówno przez dyfuzję, jak i kinetykę, a przy wysokiej gęstości prądu jest ograniczone przez kinetykę reakcji elektrochemicznych. Praca ta podkreśla znaczenie łączenia modeli na różnych skalach, algorytmów uczenia maszynowego i eksperymentów w celu analizy zachowania złożonych systemów elektrochemicznych.
Artykuł:
Chemical Engineering Journal
Autorzy z PW:
Piotr Jankowski
Dyscyplina:
Rok wydania: