Эта статья является препринтом и не была отрецензирована.
О результатах, изложенных в препринтах, не следует сообщать в СМИ как о проверенной информации.
Теоретическая модель фрактально-перколяционного ионного транспорта в твёрдых электролитах: синтез кинетики, геометрии и динамики
2025-12-02
В работе разработана теоретико-феноменологическая модель ионной проводимости в неупорядоченных твёрдых электролитах, объединяющая в едином описании геометрическую связность перколирующей транспортной подсетки, термоактивационную кинетику ионных прыжков и фрактальные свойства путей переноса. Транспортная подсетка описывается параметром степени заполнения p с критическим порогом перколяции pc. При p > pc эффективная проводимость представляется в виде
sigma_eff(p, T) = A (p − pc)^t · exp[−Ea,eff(p) / (kB T)],
где t — критический показатель перколяции, а Ea,eff(p) — эффективная энергия активации, зависящая от степени заполнения. Показано, что конкуренция роста геометрической связности и увеличения энергетических барьеров приводит к существованию оптимального заполнения p*(T) > pc, при котором проводимость максимальна. Обсуждается динамическое обобщение модели, вводящее частотно-зависимый эффективный порог перколяции и описывающее дисперсию проводимости в терминах динамической перколяции.
Ссылка для цитирования:
Рыбаков П. И. 2025. Теоретическая модель фрактально-перколяционного ионного транспорта в твёрдых электролитах: синтез кинетики, геометрии и динамики. PREPRINTS.RU. https://doi.org/10.24108/preprints-3113978
Список литературы
1. Stauffer D., Aharony A. Introduction to Percolation Theory. 2nd ed. London: Taylor & Francis, 1994.
2. Mott N. F. Conduction in non-crystalline materials. Philosophical Magazine 19, 835–852 (1969).
3. Mott N. F., Davis E. A. Electronic Processes in Non-Crystalline Materials. 2nd ed. Oxford: Oxford University Press, 1979 (reprint 2012).
4. Barsoukov E., Macdonald J. R. (eds.). Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment, and Applications. 2nd ed. Hoboken: Wiley, 2005 (3rd ed. 2018).
5. Ohara K., Mitsui A., Mori M. et al. Structural and electronic features of binary Li₂S–P₂S₅ glasses. Scientific Reports 6, 21302 (2016).
6. Reddy M. V., Julien C. M., Mauger A., Zaghib K. Sulfide and oxide inorganic solid electrolytes for all-solid-state Li batteries: A review. Nanomaterials 10, 1606 (2020).
7. Zheng F., Kotobuki M., Song S., Lai M. O., Lu L. Review on solid electrolytes for all-solid-state lithium-ion batteries. Journal of Power Sources 389, 198–213 (2018).
8. Park Y. S., Lee J. M., Yi E. J., Moon J.-W., Hwang H. All-solid-state lithium-ion batteries with oxide/sulfide composite electrolytes. Materials 14, 1998 (2021).
9. Ohara K. et al. Structural and electronic features of binary Li₂S–P₂S₅ glasses used as solid electrolytes: combined DFT and reverse Monte Carlo analysis. Scientific Reports 6, 21302 (2016). (Дублирует основную экспериментальную работу по Li₂S–P₂S₅, на которую опирается Приложение B.)
10. Reddy M. V. et al. (дополнительно) – обзоры и данные по механическим и транспортным свойствам сульфидных и оксидных электролитов, используемые в обсуждении инженерных аспектов (разделы 5–7).
