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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+(zifrt)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。
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