Представлена новая обобщенная лестничная модель электрохимического импеданса для пористых материалов электродов в устройствах хранения энергии. Дано краткое описание существующих моделей межфазного импеданса и их ограничений. Новая модель основана на общепринятой “лестничной” модели импеданса цилиндрических пор. Однако новая модель учитывает сложную пористую структуру электродных материалов. В частности, модель описывает импеданс электродов с иерархической пористой разветвленной структурой, в которой широкие поры разветвляются в более узкие. Новая модель позволяет вычислить импеданс межфазной границы электрод/электролит в присутствии как нефарадеевских, так и фарадеевских процессов. Модель успешно опробована для пор с простой геометрией, для которых существуют точные решения. Изучено влияние структурных параметров модельных пористых электродов на их характеристики работы в суперконденсаторах. Проанализировано влияние диаметра пор, величины расширения начал пор и разветвления пор. Сформулированы критерии направленного дизайна электродных материалов для суперконденсаторов
A new generalized staircase model of the electrochemical impedance is presented for porous electrode materials in energy storage devices. A brief overview on existing models of interfacial impedance and their limitations is given. The new model is based on the conventional staircase model of the impedance in cylindrical pores. However, the new model takes into account the complex porous structure of electrode materials. In particular, the impedance of hierarchical branching porous electrodes is described, i.e. the wide pores branching into the narrower pores. The new model allows to evaluate the impedance of the electrode/electrolyte interface in the presence of both non-faradaic and faradaic processes. The model is validated using the available exact solutions and experimental data for simple pore geometries. The influence of the parameters of structure of model porous electrodes on their performance in supercapacitors is studied. In particular, the influence of the diameter of the pores, width of pore openings, branching of pores is analyzed. The guideline for focused design of electrode materials of supercapacitors is outlined