提出了具有渐变孔隙正极结构的主动式锂空气液流电池,利用溶液泵驱动电解液循环,结合渐变孔隙正极结构,强化电极内部Li+和O2扩散和结合能力,减弱电极钝化.基于COMSOL Multiphysics 5.3,建立二维电化学模型,用Darcy定律、Butler-Volmer方程和组分输运公式描述在渐变孔隙正极结构(ε=0.55+αX等)下电极内部电解液流动、正负极电化学反应及电解液中Li+和O2浓度场分布.由于Li2O2积聚在正极孔隙内,电极比表面积下降,采用Carman-Kozeny方程修正渗透率K.研究渐变孔隙率、压强差、氧气参数、正极厚度及动力学速率系数对该电池放电性能影响.结果表明:在放电电流密度0.1 mA/cm2,电池比电容量是被动式结构的2.5倍;与ε=0.85?0.1X相比,采用ε=0.55+αX结构的电化学性能较佳;在放电电流密度0.1 mA/cm2下,正极厚度为500～750μm,电池放电性能较好.
锂空气液流电池 主动式结构 渐变孔隙率 数值仿真