碳电极自放电模型

该模型首次定量区分了副反应、离子扩散和欧姆泄漏对超级电容器碳电极自放电的贡献，并可推广用于不同初始电位和时间下的自放电预测。

Weinan, Zhao · 左正兴 · Hamza, Muhammad · 贾博儒 · 冯慧华 · Mei, Bing Ang

Green Energy and Intelligent Transportation 2023

参数信息

离子扩散贡献占比

50%–80% %

技术优势

定量拆解自放电来源

模型将自放电分解为副反应、离子扩散和欧姆泄漏，并给出各机制的贡献比例，实验验证了模型的有效性，使研究者能针对性优化电极设计。

预测自放电，减少实验次数

通过量纲分析导出了三个机制的时间常数，无量纲电位-时间关系在给定初始电位和时间下可普遍预测碳基超级电容器的自放电，减少重复实验。

解释保持时间与电位衰减关系

模型发现欧姆泄漏导致的电位降随保持时间增加而增大，补偿了离子扩散电位降的减小，从而解释了总电位衰减与保持时间无关的实验现象。

应用场景

• 超级电容器：用模型快速评估不同电极材料的自放电特性，筛选低自放电体系。
• 混合储能系统：预测超级电容器在混合储能系统中的自放电行为，优化系统能量管理策略。
• 储能系统管理：利用模型估计不同工况下的自放电损耗，改进荷电状态估计精度。
• 电化学测试：提供自放电测试的机理分析框架，便于解析测试数据中各机制的贡献。