Propiedades mecánicas del electrodo

Un mecanismo de falla común para las baterías es el choque mecánico, que puede dañar los electrodos o el contenedor del sistema, lo que resulta en una conductividad deficiente y electrólito fugas. Sin embargo, las propiedades mecánicas de los electrodos son relevantes más allá de la resistencia a la colisión debido a su entorno. Durante la operación estándar, la incorporación de iones en los electrodos provoca un cambio en el volumen. Un buen ejemplo es el electrodo de silicio en una batería de litio , que se expande en aproximadamente un 300% durante la litiación. Este cambio puede conducir a la deformación de la red de cristal, lo que conduce al estrés en el material. La fuente del estrés podría deberse a restricciones geométricas en los electrodos o un placario desigual de los iones. Esto es El fenómeno es muy preocupante porque puede conducir a la fractura del electrodo y la pérdida de rendimiento. Por lo tanto, las propiedades mecánicas son cruciales para desarrollar nuevos electrodos para baterías de larga duración. Una estrategia posible para medir el comportamiento mecánico de los electrodos durante la operación es usar nanoindentación.

El método permite el análisis de cómo evoluciona el estrés durante las reacciones electroquímicas y es una herramienta valiosa para evaluar las posibles vías para acoplar el comportamiento mecánico y la electroquímica.El estrés no solo afecta la morfología de los electrodos sino que también afecta las reacciones electroquímicas. Si bien la magnitud de la fuerza impulsora química suele ser más alta que la energía mecánica, este no es el caso de las baterías de iones de litio. Un estudio del Dr. Larché estableció una relación directa entre El estrés aplicado y el potencial químico del electrodo. Aunque ignora múltiples variables, como los cambios en las restricciones elásticas, resta la energía elástica debido al estrés del potencial químico total.En esta ecuación, μ representa el potencial químico y μ ° es su valor de referencia. Electrodo. El nuevo término Ω es el volumen molar parcial del ion en el huésped, y σ corresponde al estrés promedio experimentado por el sistema. Una consecuencia de esta ecuación es que la difusión que depende del potencial químico puede verse afectado por el estrés adicional , cambiando el rendimiento de la celda. Además, el estrés mecánico también puede afectar la capa interfacial de electrolito sólido del electrodo. Las interfaces que regulan la transferencia de iones y de carga pueden degradarse por tensión. ellos, reduciendo la eficiencia general del sistema.

Otros ánodos y cátodos

En tubos de vacío o semiconductores polarizados (diodos, condensadores electrolíticos), el ánodo es el electrodo positivo (+) y el cátodo es el negativo (-). Los electrones ingresan al dispositivo a través del cátodo y deje el dispositivo a través del ánodo. Muchos dispositivos tienen otros electrodos para controlar la operación, como la base, la puerta, la puerta de control.En una celda de tres electrodos, el contraelectrodo (también conocido como electrodo auxiliar) solo se usa para conectar el electrolito para que la corriente se pueda aplicar al electrodo de trabajo. El contraelectrodo generalmente está hecho de un material inerte, como un metal noble o grafito, para evitar que se disuelva.

Electrodos de soldadura

En la soldadura de arco, los electrodos se utilizan para realizar corriente eléctrica a través de las piezas de trabajo para fusionar las dos piezas de trabajo. Dependiendo del proceso, los electrodos son consumibles, como soldadura por arco de metal de gas o soldadura de arco de metal blindado, o no consumo, como la soldadura de arco de tungsteno de gas. Para los sistemas de CC, el electrodo o electrodo puede ser el cátodo para soldadura de tipo de llenado o el ánodo para otros procesos de soldadura. Para soldadores de arco de CA, el electrodo de soldadura no se considera un ánodo o cátodo.

Electrodos de corriente alternos

Para los sistemas eléctricos que usan corriente alterna, un electrodo es la conexión entre el circuito y el objeto al que fluye la corriente, pero no se designa como un ánodo o cátodo porque la dirección del flujo de electrones cambia periódicamente, generalmente muchas veces por segundo.

Electrodos modificados químicamente

Un electrodo modificado químicamente es un electrodo cuya superficie se modifica químicamente para cambiar las propiedades físicas, químicas, electroquímicas, ópticas, eléctricas y de transporte del electrodo. Estos electrodos se utilizan con fines avanzados en investigación e investigación.