电流分布理论

在电化学设计，您您考虑解质电极中的三种电流电流电流分布分布一次，二次和三次电流分布。种着不同程度程度程度程度，采用采用和一一一个个则则取决于取决于取决于取决于电电解质解质溶液电阻电阻，，有限有限电电电极极极反应反应动力动力学学学学以及以及以及以及传递传递的的的的重要性重要性重要性重要性重要性并从层面上这一主题。

电流分布简介

电池的在在电池电流与两端电压之间电流电流电流电流电流电流电压电压电压关系关系取决于取决于取决于不同不同的现象现象现象现象现象现象现象现象现象现象现象平衡状态）时，理论电压大，但想电能

电压会时，电压会电池地地地地，电流电流相应或许不不会均匀均匀分布分布在表面。因此因此因此，人们因此因此因此因此人们人们人们通过使使密度密度分布来匀化来提高提高提高和寿命。

相比之下，糟糕的会电池性能不佳，例如：：

• 当工作通蓄电池燃料电池电池，电极时时时大量大量损耗损耗损耗
• 电镀过程涂层厚度不均匀
• 阴极保护的表面未保护保护

仿真可以人们更地上述问题，避免问题问题问题类类问题。。

电流分布取决于：：

• 电池几何构造
• 电池工作条件
• 电解质电导率
• （（“活化”））
• （（“浓度过”）
• 电解质离子质量传递

由于复杂性复杂性复杂性应用建模时经历的简化简化如果某某某一一个个因素主导了性能性能性能性能性能性能性能性能性能性能性能性能其它其它的的因素因素就不不不需要需要在内在内在内在内在内在内在内分布的，comsol引入引入逐次近似。。

在comsol多物理学中中种分布拥有的，即，即一次，二次和三次电流分布接口。电池模拟模拟，四模拟时时针对不同应用的产品模块提供提供提供了了电池和燃料模块”，“”电镀模块”，“”腐蚀模块”和“”电化学模块”。

基本理论

在模拟时，必须必须求解电电中的电位和电流密度密度密度。或许或许还需要做出贡献的的物质物质浓度浓度和涉及涉及的的的反应反应反应反应

电化学电池电极是金属导体导体导体导体导体导体导体的电流电流-电压-电压遵循遵循：

\ textbf {i} _s = - \ sigma_s \ nabla \ phi_s \和电流守恒公式\ nabla \ cdot \ textbf {i} _s = q_s

其中，，\ textbf {i} _s表示电极电流密度矢量（²），\ sigma_s（S/m），\ phi_s \（v）v）中中电势，q_s表示一般源项（（³，（通常零）。

电解质离子导体，它它净密度用所有离子的通量总和总和描述：

其中，，\ textbf {i} _l表示电的电流密度（（²），F（c/mol），c/mol），你表示物质一世的mol/（m²·s），该该为为z_iNernst-Planck方程方程方程方程方程方程方程方程的离子方程描述描述描述描述描述描述描述描述描述描述描述描述描述解释了了了物质通过通过扩散，迁移迁移和和对流（分别（

（1）

其中，，C_I表示离子一世的（摩尔/m³），d_i表示扩散系数（m²/s），，u_ {m，i}表示表示迁移率s·摩尔/kg，，，\ phi_l \表示电电位，，\ textbf {u}表示速度矢量（m/s）。

将nernst-Planck方程代方程代密度表达式后

（2）

同时含有电解质流源项流源项q_l（是³（）的的：：

电极和的守恒之外之外，您您必须考虑电极电电解质之间的的的，界面界面界面界面界面界面界面界面界面界面界面界面上的的电流电流也必须守恒。电流电流通通两方式通过反应，此电流称为或法拉；二通过电极的的离子离子带带电电双电层的动态与放电放电过程过程过程过程

（2）中复杂复杂复杂复杂复杂复杂过于过于过于复杂复杂复杂过于过于假设假设假设2）中假设假设方程方程假设假设假设可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以分析，三不同分布应用应用假设假设假设假设假设假设假设假设详细讨论：从从次，二次分布分布分布分布分布分布分布分布分布分布分布分布分布分布次次分布次次分布依次依次依次减少减少减少减少减少减少。。。。。。因此因此因此因此因此

下方是线电极建模案例中几何此案例模拟了电池的一次，二和三三次次电流电流电流分布分布。电电解质在在导线导线和平和平坦表面表面之间的的开放开放开放内。。。。格电极个单元，后者后者许多规模生产中中常见的。。。。。

（（（（）（（））之间线电线电极极线电极极极极极极极阳极阳极阳极阳极阳极阳极极极极极极极极极极极

下：选择选择的分布接口接口

，在，在的仿真时时时分布。关注！