Elektrolytvolymer

Elektrolytvolymer avser den volym av flytande elektrolyt som finns i ett system, till exempel inom en porös elektrod eller mellan två elektroder i en cell. Begreppet används ofta tillsammans med porositet och tortuositet för att beskriva hur mycket av volymen som faktiskt kan leda joner. I en typisk porös elektrod består den totala volymen av den fasta fasen (aktivt material, bindemedel och ledare) och den flytande elektrolyten som fyller porerna; andelen volym som upptas av elektrolyten betecknas ε_e och påverkar jontransport och elektrokemiska reaktioner. Elektrolytvolymen kan variera beroende på hur mycket elektrolyt som impregnerar porerna, temperatur och typ av elektrolyt (flytande, gel eller polymerbaserad).

Mätning och uppskattning av elektrolytvolymen kan göras genom gravimetriska metoder där man jämför våta och torra prover med kända densiteter, eller genom bildbaserade tekniker som X-ray tomografi och MRI för att kvantifiera den flytande fasens volym i porer. I teoretiska modeller används ε_e tillsammans med porositet och tortuositet för att beskriva den effektiva jonledningsförmågan och diffusionskapaciteten i porösa system; Bruggeman-liknande relationer används ofta som förenklingar.

Betydelsen av elektrolytvolymen är särskild i batterier, superkondensatorer och elektrolysprocesser, där den påverkar jontransport, lämpligheten hos elektrolyten och den mekaniska svällningen hos polymer- eller gelbaserade elektrolyter. Rätt mängd och distribution av elektrolytvolym är därför central för prestanda och långsiktighet i elektroniska energiomvandlingssystem.