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第197章 电子-界面反应迁移模型(1 / 3)

终究,想要轻松地就把固态锂硫电池给搞出来,是一件不可能的事情。

就目前科学界的理论而言,对于固态电解质这种东西还有相当多没有搞懂的东西。

特别是发生在界面上的一些过程。

而【界面】,也是属于化学和物理的一个共同概念。

界面通常指的是两种不同相之间的边界或接触区域,比如任意不同的相态、物质或材料之间接触的领域。

这个概念存在于固体、液体、气体的各种组合之间。

特别是对于电池领域,电极和电解质是不同的材料,而材料不同,各种性质也必然存在不同。

于是在界面处,这些差异就会导致物理和化学性质的梯度变化,如电势、浓度和结构等等的差异变化。

自然而然,对于不同材料之间的界面,也就带来了不同的问题。

“不过,虽然这些材料看似不同,但最终的问题,也不过都反应在电子上面罢了。”

办公室中,萧易低头思考着。

就像是他曾经搞出来的绝对电子性原理。

弱力、强力、引力,和材料都没有太大的关系,在日常生活和常规实验条件之下,材料的本质都是电磁相互作用力。

“用绝对电子性原理来计算界面上的电子、离子迁移的问题,倒是相当合适,但是又缺乏了一些针对性。”

手中的笔在草稿纸上不停的写着,直到最后萧易摇摇头。

“当初的绝对电子性计算只考虑了相对简单的情形,主要集中在同种材料中,对于这种发生在两种复杂材料之间的界面问题,确实是有些力有不逮。”

“缺乏一种能够简单地将界面问题简化的理论……”

“唔,目前倒是有一个空间电荷层理论,但是还并不够完善。”

“此外,还有一些相关的概念。”

萧易微微眯起眼睛,然后在草稿纸上将各种相关的概念写在了上面。

空间电荷层、界面电阻、界面电容、界面相互扩散模型……

各种不同的概念,要如何将它们结合起来呢?

忽然萧易目光一动,将目光集中在界面相互扩散模型的上面。

“对了,反应-扩散方程!”

【?u/?t=D?^2u+R(u)】

在草稿纸上写下了这个式子。

这是一种偏微分方程,和NS方程类似,而NS方程能够描述流体中分子的各种行为,而反应-扩散方程则用于描述系统中化学物质的扩散和反应过程。

同样的,对于界面上发生的离子迁移过程,其也能够进行很好的描述。

萧易眸中微亮,在草稿纸上开始了推演。

“现在假设有一个界面反应系统,其中物质A在界面处通过扩散和反应转化为物质B……”

【对于物质A的浓度CA(x,t),反应-扩散方程为:?CA/?t=DA?^2CA-kCA。】

【对于物质B……】

随着整张草稿纸被他写满,他手中的笔终于停了下来。

“这样一来的话,套用这个过程,我就可以开始建立一种能够描述电极和电解质之间的模型了!”

【对于每种离子i,可以写出如下反应-扩散方程:?Ci/?t=Di?^2Ci???Ji+Ri(Ci,?)】

【这里,Ji是第i种离子的通量,可以用奈斯特-普朗克方程表示:Ji=?Di(?Ci+(ziF/RT)Ci??)】

“嗯……电势?的分布可以通过泊松方程求解。”

“然后是界面条件,对于我当前研究的电极和固态电解质之间……现在假设界面处的反应为……”

随着萧易的不断推导,一个越发完整的模型便逐渐呈现在草稿纸上。

直到最后,完整的模型被他推导了出来。

“唔,这应该只能算是一个初级模型,还有相当多的东西没有考虑进去。”

“如果能够将绝对电子性原理也容纳进去的话,或许还能够让这个模型变得更完善。”

“但是,还是欠缺了一点针对性……”

针对性,也就是对于界面反应的针对性,现在的模型,\b适用的范围还是比较大了些,不够精确。

就像是NS方程中,也延伸出了描述管流的哈根-泊肃叶流动,还有描述两平行平板间的库埃特流动等。

不过,这个问题对于萧易来说,并不成问题。

他开始回忆起之前利用材料掌握观摩固体电解质时的场景。

仔细回想起那微观世界中的种种不同之处。

忽然,他眼前一亮,随后立马取来了一张新的草稿纸,开始在上面继续起了新的推演。

时间渐渐过去。

直到数个小时后,当天色渐渐黑下来后,萧易才再度抬起头,露出了微微的笑容。

“嗯……大致上完成了。”

“正如我之前所想的那样,即使是界面的反应,终究也是电子的行为。”

“电池之中,无论是氧化反应,又或者是还原反应,都不过是电子得失的过程。”

“所以……”

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