Masstillladdningsförhållanden

Masstillladdningsförhållanden avser de transportförhållanden som styr massöverföring av joner och andra ämnen vid uppladdning av en elektrokemisk cell. De beskriver hur ämnen transporteras till och från elektrodytor och hur detta påverkar laddningsprocessen.

Massöverföring sker genom diffusion, migration (driven av elektriska fältet) och konvektion (vätskeflöde). Under laddning uppstår koncentrationspolarisation nära elektroderna där tillgången av reaktanter begränsas och produkterna byggs upp, vilket gör att överpotentialen ökar och laddningshastigheten påverkas. I praktiken betyder det att cellens prestanda ofta sätts av hur effektiv massöverföringen är till den aktuella elektroden.

Viktiga parametrar är elektolytenkoncentration och sammansättning, temperatur, vätskeflöde, elektrodernas geometri och porositet samt avstånd mellan elektroder. Dessa faktorer styr hur snabbt joner når ytan och därmed vilken maximal laddningshastighet som är möjlig utan att massöverföring blir begränsande. Massöverföringsförhållanden är särskilt centrala vid högre laddningshastigheter där skillnader i koncentrationer mellan elektrodytan och bulköjare kan bli betydande.

Användning och hantering: för att lindra massöverföringsbegränsningar används ofta större eller mer porösa ytor, förbättrat flöde eller annan elektrolyt med lämpliga jonmobiliteter. I forskning och konstruktion används också experimentella tekniker och modeller för att analysera massöverföring, exempelvis genom rotationell disk-elektrod eller transportekvationer som beskriver diffusion och migration. Masstillladdningsförhållanden är därmed viktiga för batteriprestanda, livslängd och säkerhet.