<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Energy Res.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Energy Research</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Energy Res.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-598X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">889176</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fenrg.2022.889176</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Energy Research</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Cation Mixing and Capacity Loss in Li&#x7c;&#x7c;Ni<sub>0.6</sub>Mn<sub>0.2</sub>Co<sub>0.2</sub>O<sub>2</sub> Cells: Experimental Investigation and Application of the Multi-Site, Multi-Reaction Model</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Verbrugge et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Li&#x7c;&#x7c;NMC622 Cells and Cation Mixing</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Verbrugge</surname>
<given-names>Mark W.</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1705435/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Baker</surname>
<given-names>Daniel R.</given-names>
</name>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Shuru</given-names>
</name>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>He</surname>
<given-names>Meinan</given-names>
</name>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>Mei</given-names>
</name>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/123330/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff>
<institution>General Motors Research and Development</institution>, <addr-line>Warren</addr-line>, <addr-line>MI</addr-line>, <country>United States</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/122893/overview">Zonghai Chen</ext-link>, Argonne National Laboratory (DOE), United States</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/312181/overview">Enyuan Hu</ext-link>, Brookhaven National Laboratory (DOE), United States</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/657810/overview">Gregorio F. Ortiz</ext-link>, University of Cordoba, Spain</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1650465/overview">Yanchao Mao</ext-link>, Zhengzhou University, China</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Mark W. Verbrugge, <email>mark.w.verbrugge@gm.com</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Electrochemical Energy Conversion and Storage, a section of the journal Frontiers in Energy Research</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>13</day>
<month>06</month>
<year>2022</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2022</year>
</pub-date>
<volume>10</volume>
<elocation-id>889176</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>03</day>
<month>03</month>
<year>2022</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>25</day>
<month>04</month>
<year>2022</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2022 Verbrugge, Baker, Chen, He and Cai.</copyright-statement>
<copyright-year>2022</copyright-year>
<copyright-holder>Verbrugge, Baker, Chen, He and Cai</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>We clarify the degradation phenomena in a pouch cell that contains an insertion electrode (Li<sub>z</sub>Ni<sub>0.6</sub>Mn<sub>0.2</sub>Co<sub>0.2</sub>O<sub>2</sub> or lithated NMC622) and a Li counter electrode. Greater than 500 cycles have been achieved in these cells employing 4 mAh/cm<sup>2</sup> for both the initial Li metal negative and the NMC622 positive, and we find that cation mixing within the NMC622 is prevalent. That is, transition metals (Ni, and to a lesser extent, Mn and Co) in the transition-metal layer of NMC622 irreversibly exchange places with Li in the Li layer of NMC622, corresponding to a loss of Li sites and a concomitant loss of Coulombic capacity. The use of 1) a perturbation procedure of a recent publication employing the multi-site, multi-reaction model for the porous positive electrode and 2) a procedure to average the degradation phenomena over each cycle, which is shown to be consistent with slow degradation, simplifies the analysis of the experimental data and enables straightforward parameter regression. The resulting agreement between the model calculations and the experimental data is quite good, with the differences being similar to experiment-to-experiment variation.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>lithium metal anode</kwd>
<kwd>mathematical model</kwd>
<kwd>cation mixing</kwd>
<kwd>cycle life</kwd>
<kwd>Li&#x7c;&#x7c;NMC622</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>Introduction</title>
<p>Cells made with Li metal-negative electrodes and lithiated transition metal oxide-positive electrodes are of interest for many applications, including traction batteries. Lithium is the lightest element that is a solid at room temperature, and its high electropositivity (propensity to release its valence electron) yields large cell potentials. In addition, solid Li electrodes have no electrode porosity, binders, conductive diluents, or other characteristics of porous electrodes, making them relatively mass and volume efficient. These considerations help to explain why very high specific energy (Wh/kg) and energy density (Wh/L) can result when Li metal-negative electrodes are employed. The recent perspective article by <xref ref-type="bibr" rid="B22">Liu et al. (2018</xref>) underscores these attributes of Li metal batteries, along with a review of continuing challenges. The article by <xref ref-type="bibr" rid="B23">Meibuhr (1970</xref>) reviews the early work on Li metal electrodes and non-aqueous electrolytes. In the work of <xref ref-type="bibr" rid="B34">Verbrugge and Koch (1994</xref>), electroanalytical studies of the Li-electrolyte interface from the 1970s to the early 1990s are reviewed, with an emphasis on microelectrode investigations, which yield a high signal-to-noise ratio with respect to clarifying interfacial phenomena. <xref ref-type="bibr" rid="B8">Cheng et al. (2017</xref>) presented a recent overview of the lithium metal electrode, including working principles and technical challenges. Specific attention is paid to the mechanistic understanding and quantitative models for solid electrolyte interphase [SEI (<xref ref-type="bibr" rid="B27">Peled, 1979</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B28">Peled and Menkin, 2017</xref>)] formation, and lithium dendrite nucleation and growth. The recent articles by <xref ref-type="bibr" rid="B9">Eijima et al. (2019</xref>) and <xref ref-type="bibr" rid="B14">Hobold et al. (2021</xref>) provide a review of Li metal electrodes and the influence of various solvents and salts on the formation of the protective SEI and Coulombic efficiency. <xref ref-type="bibr" rid="B7">Chen (2018</xref>) provided a rational description of recent work leading to the class of electrolytes we use in this work. Closer to this work in terms of the active materials for the negative and positive electrodes, <xref ref-type="bibr" rid="B35">Xue (2020</xref>) investigated Li&#x7c;&#x7c; <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Ni</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mn</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Co</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mtext>O</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> cells. They employed a dimethylsulfamoyl fluoride solvent and a lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt, which they referred to as a &#x2018;&#x2018;full fluorosulfonyl&#x2019;&#x2019; (FFS) electrolyte. <xref ref-type="bibr" rid="B35">Xue (2020</xref>) achieved 200 cycles, but it should be noted that their negative/positive ratio was about 8. <xref ref-type="bibr" rid="B24">Niu (2021</xref>) also investigated Li&#x7c;&#x7c; <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Ni</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mn</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Co</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mtext>O</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> cells. The authors examined the interplay between the negative to positive ratio (n/p) and the initial Li thickness. They employed a lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt along with the co-solvents: 1,2-dimethoxyethane and 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2,2,3,3-tetrafluoropropyl ether. They found an n/p ratio of 1 and an initial Li thickness of 20&#xa0;<inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>m to work well, and we take a similar approach in this work.</p>
<p>A schematic of the pouch cell employed in this work is provided in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>. Our focus in this work is to model the slow charge of the cell and clarify capacity degradation. We use C/10 charging, where the 1C rate corresponds to the current required to charge a cell from the completely discharged state to the fully, as in fully charged state in 1&#xa0;h. Because the charge rates are low, as will be shown in the scaling analysis, we can use the perturbation approach recently described in (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Baker and Verbrugge, 2021</xref>) to treat the data, extract the open-circuit potential of the cell, and clarify degradation, which we find is consistent with cation mixing in the lithiated NMC622 (<inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Li</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Ni</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mn</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Co</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mtext>O</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) positive electrode material (<xref ref-type="bibr" rid="B16">Kim et al., 2016a</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B19">Li et al., 2018a</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B21">Liao et al., 2005</xref>). References to early work on cation mixing in metal oxides can be found in the work of <xref ref-type="bibr" rid="B30">Rossen et al. (1993b</xref>), particularly for <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LiCoO</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">Rossen et al. (1993a</xref>) and <xref ref-type="bibr" rid="B26">Ohzuku et al. (1993</xref>) for <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LiCoO</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LiCo</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Ni</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mtext>O</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <xref ref-type="bibr" rid="B36">Y-Choi et al. (1996</xref>) for <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Li</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x3b4;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Co</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mtext>y</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Ni</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>y</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mtext>O</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The article by <xref ref-type="bibr" rid="B37">Zheng (2019</xref>) is focused on cation mixing in <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LiNiO</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which is helpful insofar as of the NMC transition metals, it is Ni<sup>2&#x2b;</sup> that is most prone to exchanging with Li<sup>&#x2b;</sup> irreversibly, although other transition metals do exchange to a lesser degree. In their comprehensive review of Ni-rich NMC, <xref ref-type="bibr" rid="B31">Schipper et al. (2017</xref>) consolidated prior literature and stress that in addition to Ni filling Li sites, Mn and Co do as well. In this work, we draw heavily on the review article by <xref ref-type="bibr" rid="B15">Julien et al. (2016</xref>) for the model equations we develop in this work for cation mixing (see <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eqs 10</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">12</xref>). In addition to reviewing prior theoretical work on cation mixing in lithiated and layered metal oxides (<inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LiMO</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, with M referring to a transition metal), <xref ref-type="bibr" rid="B1">Abdellahi et al. (2016</xref>) proposed a lattice model based on first principles to understand cation mixing in <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LiMO</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> compounds. <xref ref-type="bibr" rid="B17">Kim et al. (2016b</xref>) specifically addressed cation mixing in NMC622, as did <xref ref-type="bibr" rid="B32">Usubelli (2020</xref>) in the context of over-lithiation used to recover capacity, and <xref ref-type="bibr" rid="B20">Li et al. (2018b</xref>) showed minimal cation mixing (about 2&#x2013;3%) in their synthesized single-crystal NMC622 investigation. <xref ref-type="bibr" rid="B17">Kim et al. (2016b</xref>), in their work, mention &#x201c;This phenomenon, cation mixing, increases the irreversible capacity and deteriorates the cycleability &#x2026; it can be considered as the primary factor of capacity fade and voltage decay in lithium ion batteries.&#x201d;</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Schematic of the pouch cell used to acquire data.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-10-889176-g001.tif"/>
</fig>
<p>In this work, we show that because the degradation associated with cation mixing is slow, we can average the degradation reaction over each cycle. The perturbation procedure presented in (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Baker and Verbrugge, 2021</xref>) is used to derive model equations that are simple to implement, which facilitates parameter regression. The remainder of this publication is organized as follows. Following the Experimental section, the mathematical model employed is detailed and the section ends with the perturbation solution, <xref ref-type="disp-formula" rid="e69">Eq. 69</xref>, used to simulate the experimental data. After the Discussion section, a Summary section and Conclusion section is provided.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>Experimental</title>
<sec id="s2-1">
<title>Chemicals and Materials</title>
<p>The electrode fabrication process, including mixing and coating, was carried out in our laboratory. The cathode was fabricated using NMC622 (BASF) with a stable areal capacity of 4.0&#xa0;mAh/cm<sup>2</sup> (charge to 4.3&#xa0;V vs. Li at a 0.1C charge rate). The lithium anode was purchased from Kisco, Japan, with double-side coated 20-&#x3bc;m-thick Li on an 8-&#x3bc;m-thick Cu substrate.</p>
<p>Pouch cells were constructed using a 5.0&#xa0;cm by 5.0&#xa0;cm punched NMC622 cathode electrode and a 5.2&#xa0;cm by 5.2&#xa0;cm punched lithium anode, and a 6-cm wide ENTEK HTDS1204 separator. The anode was larger than the cathode to insure full cathode coverage. The total mass loading was 23&#xa0;mg/cm<sup>2</sup>, which includes 96% active material, 2% carbon black, and 2% PVDF binder. The slurry was coated onto a 12-<inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m13">
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>&#xa0;m thick Al foil (Battery Grade from Targray) using the doctor-blade method. Three pieces of the cathode and four pieces of the anode were stacked to assemble the pouch cell in a dry room with humidity level consistent with a &#x2212;40&#xb0;C dew point. The dry cell was vacuum sealed in a dry room before being taken out for electrolyte filling. The electrolyte was prepared in-house containing 1.2&#xa0;M lithium bis(fluorosulfonyl) imide (LiFSI) in dimethoxyethane/bis (2,2,2-trifluoroethyl) ether 2:3 (v/v). The lithium salt was heat-treated under vacuum at 110&#xb0;C for &#x3e;24&#xa0;h. All the solvents were dried with activated molecular sieves for &#x3e;48&#xa0;h before use. The moisture of the as-prepared solvent and electrolyte was below 20&#xa0;ppm (determined by Karl Fischer titration). Cells were filled with 1.6&#xa0;g of electrolyte and vacuum re-sealed in an Ar-filled glove box and rested for 12&#xa0;h before testing. The relevant physical dimensions and material properties are provided in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>.</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>Parameters and properties used in the simulations. For parameters that were regressed to fit the data (cf. <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>), the regressed values are provided.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">Quantity</th>
<th align="center">Value</th>
<th align="center">Regressed value</th>
<th align="center">Units</th>
<th align="center">Comment</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m14">
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.0005</td>
<td align="left"/>
<td align="left">cm</td>
<td align="left">Measured</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2,835</td>
<td align="left"/>
<td align="left">cm<sup>2</sup>/cm<sup>3</sup>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.0012</td>
<td align="left"/>
<td align="left">mol/cm<sup>3</sup>
</td>
<td align="left">Measured</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.052895</td>
<td align="left"/>
<td align="left">mol/cm<sup>3</sup>
</td>
<td align="left">See text</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m19">
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.33</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left"/>
<td align="left">cm<sup>2</sup>/s</td>
<td align="left">
<xref ref-type="bibr" rid="B3">Baker et al. (2019)</xref>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.29</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left"/>
<td align="left">cm<sup>2</sup>/s</td>
<td align="left">
<xref ref-type="bibr" rid="B3">Baker et al. (2019)</xref> evaluated at <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">1.77181</td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left">
<xref ref-type="bibr" rid="B3">Baker et al. (2019)</xref> evaluated at <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.05</td>
<td align="left"/>
<td align="left">A/cm<sup>2</sup>
</td>
<td align="left">Fit to data through <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0,2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.005</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mn>3.9302</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">A/cm<sup>2</sup>
</td>
<td align="left">Fit to data</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0,3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.005</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:mn>2.3782</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">A/cm<sup>2</sup>
</td>
<td align="left">Fit to data</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0,4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.005</td>
<td align="char" char=".">0.001505</td>
<td align="left">A/cm<sup>2</sup>
</td>
<td align="left">Fit to data</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m34">
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left"/>
<td align="left">A/cm<sup>2</sup>
</td>
<td align="left">See text and <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Eq. 6</xref>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.0012</td>
<td align="left"/>
<td align="left">cm</td>
<td align="left">Measured</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m36">
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.006192</td>
<td align="left"/>
<td align="left">cm</td>
<td align="left">Measured</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m37">
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2</td>
<td align="char" char=".">2.2787</td>
<td align="left"/>
<td align="left">See text associated and <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m38">
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">298</td>
<td align="left"/>
<td align="left">K</td>
<td align="left">Measured</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">44,100</td>
<td align="left"/>
<td align="left">s</td>
<td align="left">Experimental cycle</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.4</td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left">
<xref ref-type="bibr" rid="B3">Baker et al. (2019)</xref>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">1</td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left">Fully lithiated at the start of each cycle</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0</td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left">Assumes no TM in the Li layer initially</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Electrochemical experiments were conducted on Land cycler (model&#x23; CT3001A) at 25&#xb0;C. 10 PSI of pressure was applied uniformly on each cell during testing. Fang et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Fang, 2021</xref>) provide an extensive investigation on the impact of uniform uniaxial pressure on the performance of Li-metal-based cells. The cells were first formed for two cycles at C/10 rate (60&#xa0;mA) for both charge and discharge between 4.3&#x2013;2.5&#xa0;V, followed by cycling from 0 to approximately 80% SOC using capacity cut-off during charge at about 0.08&#xa0;C (50&#xa0;mA) for 10&#xa0;h and voltage cut-off during discharge at about 0.4&#xa0;C (250&#xa0;mA) to 2.5&#xa0;V.</p>
<p>A schematic of the pouch cell used to acquire data is shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>. The Li electrodes were about 20&#xa0;<inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m43">
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>m in thickness, and each electrode layer had about 4 mAh/cm<sup>2</sup>:<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>20</mml:mn>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x3bc;</mml:mtext>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>10000</mml:mn>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x3bc;</mml:mtext>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mtext>cm</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.534</mml:mn>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mtext>g</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6.997</mml:mn>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mtext>g</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>96487</mml:mn>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mtext>C</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3.6</mml:mn>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mtext>C</mml:mtext>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>mAh</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4.09</mml:mn>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
<mml:mtext>A</mml:mtext>
<mml:mtext>h</mml:mtext>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>The theoretical capacity of the NMC622 [with molecular mass of 89.99&#xa0;g/mol and a density of 4.76&#xa0;g/cm<sup>3</sup> (<xref ref-type="bibr" rid="B38">Zhu et al., 2019</xref>)], is 276&#xa0;mAh/g; typically, about 180&#xa0;mAh/g is measured (<xref ref-type="bibr" rid="B25">NohNoh et al., 2013</xref>). Hence, the fraction of the active materials in an NMC622 particle can be estimated as 180/276 &#x3d; 0.65, close to the <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> used in this work of 0.63 (cf. <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>). The initial capacity of the NMC622 electrode in this work is about, per <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">Eq. 23</xref>, <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NMC</mml:mtext>
<mml:mn>622</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#xa0;mAh/cm</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The approach we have used to adjust the negative to positive capacity (n/<italic>p</italic> &#x3d; 1) and a 20&#xa0;&#x3bc;m-thick Li electrode is consistent with the detailed study by Niu et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B24">Niu, 2021</xref>) of different Li thicknesses and n/p ratios.</p>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>Results</title>
<p>The experimental results are provided in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>, along with a description of the protocol within the figure, which corresponds to, for each cycle, cell charging at a current density per electrode foil of 0.333&#xa0;mA/cm<sup>2</sup> for 10&#xa0;h (3.33&#xa0;mAh/cm<sup>2</sup>), followed by a 15-min hold at the open circuit, and then subsequent discharge at 1.667&#xa0;mA/cm<sup>2</sup> for 2&#xa0;h (3.33&#xa0;mAh/cm<sup>2</sup>).</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Cell voltage vs. time for various cycles. The current density schedule is the same for each cycle. A horizontal line is shown for <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 3.75&#xa0;V, corresponding to the <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> peaks shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-10-889176-g002.tif"/>
</fig>
<p>An important observation is that the potential continues to increase near the end of the charge for the Li&#x7c;&#x7c;NMC622 cell. The differential voltage plot shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref> indicates an approximate standard electrode potential for the NMC622 electrode of 3.75 V, the potential for the peak in the plot of <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> vs. <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which can be viewed as an approximate half-wave potential for the NMC622 electrode. Upon cycling, the peak magnitude diminishes continuously. A blow-up of the potential increase near the end of the charge and including the 15&#xa0;min of open circuit stand after the charge is depicted in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>. The sharp drop in potential upon transitioning from charge to open circuit is consistent with Ohmic-like resistance. The monotonic increase in the magnitude of the potential plateau at open circuit from cycle to cycle is consistent with the capacity loss of the NMC622 electrode, and this motivates our incorporating capacity degradation in our modeling of the NMC622 electrode (cation mixing). Lastly, we note that while the data plotted in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> through <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref> show a consistent trend, corresponding to increases in the cell potential during charge upon cycling, for cycles before cycle 100, the cell potential vs. time traces were similar to that of cycle 100 but did not show a consistent trend reflective of cell aging; hence, it took about 100 cycles to form the cell (i.e., for the cell to show a consistent aging trend during cycling). For this reason, in the Modeling section to follow, time <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> corresponds to the beginning of cycle 100.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>The <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> vs. <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> curves were generated from the data shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-10-889176-g003.tif"/>
</fig>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>The abscissa of <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> is expanded about the transition from lithiation to open circuit.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-10-889176-g004.tif"/>
</fig>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Estimated open-circuit potential <italic>U</italic> for various cycles <italic>N</italic>. Symbols represent the potential after 15-min of open circuit for the data of <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-10-889176-g005.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>Mathematical Model</title>
<p>In this section, we present the equations used to model the cell shown schematically in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>; i.e., a Li metal electrode at <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and a porous NMC622 electrode for <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Cell schematic. See the Nomenclature Index for the meaning of the variables shown.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-10-889176-g006.tif"/>
</fig>
<sec id="s3-1">
<title>Thermodynamics</title>
<p>The thermodynamics for the lithium counter electrode at <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is simply <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We model the thermodynamics of the intercalation electrode with the multi-site, multi-reaction (MSMR) model (<xref ref-type="bibr" rid="B33">Verbrugge et al., 2017</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B2">Baker and Verbrugge, 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B3">Baker et al., 2019</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B5">Baker and Verbrugge, 2021</xref>). The mole fraction of sites occupied by lithium in an NMC622 gallery <italic>j</italic> is <italic>x</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub>. Each species <italic>j</italic> is involved in an insertion reaction at the interface between the host particles and the electrolyte of the form<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Li</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>liquid</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#xa0;e</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>solid</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>-</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#xa0;H</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mtext>,solid</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x21c4;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Li</mml:mtext>
<mml:mo>-</mml:mo>
<mml:mtext>H</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mtext>,&#xa0;solid</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Thus, for each species <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m59">
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, a vacant host site <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>H</mml:mtext>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can accommodate one Li leading to a filled host site <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Li</mml:mtext>
<mml:mo>-</mml:mo>
<mml:mtext>H</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The OCV (open-circuit voltage) for this reaction relative to a Li reference electrode is written as<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>,&#xa0;&#xa0;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>,&#xa0;&#xa0;and&#xa0;&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the total fraction of available host sites that can be occupied by species <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m65">
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be viewed as a standard electrode potential for reaction <italic>j</italic>, and <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a measure of the material&#x2019;s disorder (<xref ref-type="bibr" rid="B33">Verbrugge et al., 2017</xref>) (larger <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> yields broader peaks for reaction <italic>j</italic> in differential voltage spectroscopy plots). Local equilibrium is assumed, and<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>where the common potential <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the OCV of the NMC622 electrode with respect to a lithium reference.</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>Electrochemical Kinetics</title>
<p>Using the MSMR model (<xref ref-type="bibr" rid="B33">Verbrugge et al., 2017</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B2">Baker and Verbrugge, 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B3">Baker et al., 2019</xref>), we express the kinetics of the insertion reaction are given as<xref ref-type="fn" rid="fn1">
<sup>1</sup>
</xref>
<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m72">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>,</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>,</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>and&#xa0;&#xa0;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the symmetry factors for each reaction, <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the potential in the solid phase, and <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the potential in the electrolyte phase with respect to a lithium reference electrode. <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a film resistance due to a surface layer on the electrode and <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the salt concentration in the electrolyte. For the lithium counter electrode at <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (cf. <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>), the current density corresponds to the specified cell current density <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m80">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>,</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>and&#xa0;&#xa0;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We have referenced the potential at the current collector at <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) which means that the cell potential will be <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at the positive electrode&#x2019;s current collector. In the microelectrode study of (<xref ref-type="bibr" rid="B34">Verbrugge and Koch, 1994</xref>), it was found that the Li/Li<sup>&#x2b;</sup> reaction is facile prior to Li degradation, after which the interfacial resistance was much larger and the current varied linearly with potential, consistent with an interfacial film resistance. Hence, we shall assume that the lithium charge&#x2013;transfer reaction is facile, <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>To approximate <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we consider the irreversible degradation reaction<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>Li</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#xa0;Solvent&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Li</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>-</mml:mo>
<mml:mtext>Solvent</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2193;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>and we express the rate of Li consumption as<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Solvent</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We treat <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#xa0;and&#xa0;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Solvent</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as constants, as the metallic (bulk) Li electrodes remain at unit activity and we expect little variation in the solvent concentration. We shall treat <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a constant, but it is likely that variations in this quantity arise due to changes with time, including changes in the film porosity, tortuosity, and interfacial contact area with the Li metal electrode. The resistance rise is modest in this work over several hundred cycles, so we deem this approximation to be appropriate. Hence, we assume the film thickness growth with time is linear, and that the film concentration <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and film resistivity <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are constants:<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m93">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>and&#xa0;&#xa0;</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Also, the overall film sheet resistance <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that appears in the surface overpotential expression, <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Eq. 6</xref>, grows linearly with time.</p>
</sec>
<sec id="s3-3">
<title>Cation Mixing</title>
<p>As presented in the Introduction section, it is well known that the (irreversible) degradation of NMCs is caused in large part by transition metals (TMs) exchanging place with Li, often referred to as cation-mixing. For Ni in the TM layer exchanging with Li in the Li layer, the following formula is consistent with the x-ray diffraction results: <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>Li</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>-</mml:mo>
<mml:mtext>&#x3b4;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Ni</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x3b4;</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mtext>b</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>Li</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x3b4;</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Ni</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>x</mml:mtext>
<mml:mo>-</mml:mo>
<mml:mtext>&#x3b4;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Mn</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mtext>y</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Co</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>-</mml:mo>
<mml:mtext>x</mml:mtext>
<mml:mo>-</mml:mo>
<mml:mtext>y</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mtext>a</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mtext>O</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> where <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>x</italic>, <italic>y</italic>, and <italic>z</italic> range between 0 and 1. To quote <xref ref-type="bibr" rid="B15">Julien et al. (2016</xref>), &#x201c;The cation mixing corresponds to an antisite defect noted Ni<sub>Li</sub>, which means that Ni<sup>2&#x2b;</sup> occupies a Li<sup>&#x2b;</sup> site that is compensated by the opposite, i.e., Li&#x2019;<sub>Ni</sub>, corresponding to a Li<sup>&#x2b;</sup> ion on a Ni<sup>2&#x2b;</sup> site preferentially close to it, to result in a neutral Ni<sub>Li</sub> &#x2b; Li&#x2019;<sub>Ni</sub> pair, with one Ni<sup>2&#x2b;</sup> ion on a 3b site plus one Li<sup>&#x2b;</sup> on a 3a site.&#x201d;</p>
<p>For <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, there is no cation-mixing, there are no TMs in 3b sites, and there is no Li in 3a sites. For <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, cation-mixing is complete, and the material is inactive insofar as all Li sites are occupied by TMs.</p>
<p>We express the irreversible cation-mixing reaction as<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>M</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#xa0;Li</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Li</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#xa0;M</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The subscript TM refers to a transition metal (3a) site, and the subscript Li refers to a Li (3b) site. M refers to a TM. As mentioned in the Introduction section, of the three TMs&#x2014;Ni, Mn, and Co&#x2014;Ni is most prone to exchange with Li, although Mn and Co can as well. The fact that NMC622 has much more Ni than Mn or Co lends support to the use of a single equation, <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref>, instead of, for example, three separate equations for cation exchange involving Ni, Mn, or Co; a more sophisticated model would consider the individual rate expressions, as in expressions for Ni, Mn, and Co.</p>
<p>For NMC622, stoichiometry is given by LiMO<sub>2</sub>, where the transition metal M is taken to represent Ni<sub>0.6</sub>Mn<sub>0.2</sub>Co<sub>0.2</sub>. We assume that the total number of transition metal atoms in a particle is equal to the total number of transition metal sites in the same particle. By stoichiometry, <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The theoretical capacity of NMC622 is 276&#xa0;mAh/(g Ni<sub>0.6</sub>Mn<sub>0.2</sub>Co<sub>0.2</sub>), but the actual capacity is typically about 180 mAh/g (<xref ref-type="bibr" rid="B25">NohNoh et al., 2013</xref>). Hence, the moles of active Li sites to the total Li sites is typically about <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>276</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.65</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. For cation exchange, we consider only those Li sites that are active, and, consequently, only those TMs near an active Li site. To be explicit, the following concentrations are of interest:<disp-formula id="equ2">
<mml:math id="m102">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;active&#xa0;Li&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;total&#xa0;Li&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xfe38;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;total&#xa0;Li&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cm</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xFE38;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;Li&#xa0;in&#xa0;active&#xa0;Li&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;active&#xa0;Li&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xfe38;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;Li&#xa0;in&#xa0;active&#xa0;Li&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cm</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;active&#xa0;Li&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;total&#xa0;Li&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xfe38;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;total&#xa0;Li&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cm</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xfe38;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;TM&#xa0;in&#xa0;active&#xa0;Li&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;active&#xa0;Li&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xfe38;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;TM&#xa0;in&#xa0;active&#xa0;Li&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cm</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;active&#xa0;TM&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;total&#xa0;TM&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xfe38;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;total&#xa0;TM&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cm</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xfe38;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;TM&#xa0;in&#xa0;active&#xa0;TM&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;active&#xa0;TM&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xfe38;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>mol&#xa0;TM&#xa0;in&#xa0;active&#xa0;TM&#xa0;sites</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cm</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Conservation of transition metals yields<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#xa0;&#xa0;and&#xa0;&#xa0;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>and we construct our rate expression for the cation-mixing reaction (10) as<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> has units of, for example, mol/cm<sup>3</sup>-s.</p>
</sec>
<sec id="s3-4">
<title>Material Balance in the Porous-Electrode Particles</title>
<p>The cation species is assumed to be immobile and cannot diffuse within the host material. Volumetric expansion is neglected, so that <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is assumed to be constant, and we treat primary particles, i.e., we do not consider any porosity or tortuosity within a particle. A material balance on all sites yields<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m107">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m108">
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the fluxes of lithium occupied and vacant sites, respectively.</p>
<p>By symmetry, <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at the particle center and it follows that <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> everywhere.</p>
<p>The Gibbs&#x2013;Duhem relation (<xref ref-type="bibr" rid="B13">Guggenheim, 1977</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Lasdon et al., 1978</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B12">Fylstra et al., 1998</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B6">Bizeray et al., 2016</xref>) states that at constant temperature and pressure the chemical potentials of the individual species satisfy<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We shall assume that other than blocking Li sites in the Li layer, the transition metals do not interact with Li in the Li layer and that <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This assumption can be invalid if the transition metal concentrations get large in the Li layer and the mixing reaction is facile, unlike the data we treat in this work. <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eq. 14</xref> becomes<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m114">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substitutional diffusion in a lithium host material consisting of two species, the Li-occupied and unoccupied sites, then satisfies (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Baker and Verbrugge, 2012</xref>)<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>and<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m116">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m117">
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is a diffusion coefficient, which we will assume to be constant, and <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the total concentration of sites occupied by either lithium, transition metals, or vacant sites. We note that in principle, the chemical potential <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m119">
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> has a dependence on <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, but this dependence can be subsumed in the reference state as long as <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is constant. (See also the aforementioned assumption concerning the Gibbs&#x2013;Duhem equation).</p>
<p>At this point, it is convenient to introduce the mole fraction<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>of sites in the Li layer unoccupied by the transition metal but occupied by Li. <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Eq. 17</xref> then becomes<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The material balance of lithium in the solid phase, including loss of Li due to cation mixing, is given by<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m124">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>where we have assumed that the NMC particles are spherical. In this work, we do not consider the potential for changes in material properties that may result from cation mixing.</p>
<p>Boundary conditions for <xref ref-type="disp-formula" rid="e20">Eq. 20</xref> are<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m125">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>&#xa0;&#xa0;at&#xa0;&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#xa0;&#xa0;at&#xa0;&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>where <italic>a</italic> is the particle radius and <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m126">
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is defined in <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref>.</p>
<p>We also require a material balance for the immobile transition metal ions in the lithium layer of the particles:<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We close this subsection by noting that the maximum equilibrium (areal) capacity <italic>Q</italic> of the electrode diminishes due to cation mixing:<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s3-5">
<title>Porous Electrode and Separator Equations</title>
<p>The following equations apply (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Baker and Verbrugge, 2021</xref>):<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m131">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>electrode</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>,</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>separator</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>,</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m132">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>electrode</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>,</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>separator</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>,</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m133">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>electrode</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>,</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>separator</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>.</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>The superficial current density in the solid phase of the porous electrode is given as <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and in the electrolyte phase as <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Note that the porosity and tortuosity can (and usually do) differ in the separator and the electrode. The meaning of the remaining parameters can be found in the Nomenclature listing.</p>
<p>At <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the flux of the anion <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> vanishes,<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>and <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Eq. 6</xref> can also be used to determine <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>At <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the separator interface with the porous electrode,<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>In addition, the variables <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#xa0;and&#xa0;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the liquid phase current <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the salt flux <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are continuous at this interface.</p>
<p>At <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the current collector, the current density <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is specified, and<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m147">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Because we are interested in solutions at low current densities, we write the current density as<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the time taken for a single cycle. In this way, we can use the perturbation analysis to determine approximate solutions for current density in the limit as <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is small. Note that <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m152">
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> has the units of capacity <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m153">
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> per unit geometric area.</p>
</sec>
<sec id="s3-6">
<title>Non-dimensionalization and Scaling</title>
<p>Please refer to the Notation listing for definitions. To put these equations in a dimensionless form, we introduce the following resistances:<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m154">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We will use the following dimensionless quantities:<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m155">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>for</mml:mtext>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mtext>the</mml:mtext>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mtext>separator</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>for</mml:mtext>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mtext>the</mml:mtext>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mtext>electrode</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The scaling parameter <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m156">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> should be chosen to appropriately scale the interfacial current <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m157">
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. We use <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We will be interested in two different time scales. To calculate the fluctuations in mole fraction <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m159">
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> over the course of a single cycle, we are primarily interested in diffusion, and the material balance <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">Eq. 22</xref> for the cation only varies on a much larger time scale. It follows that, in the course of a single cycle, <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be regarded as constant. This is realized mathematically by assuming that <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the ratio of single cycle time to the cation reaction time scale. Thus, over the course of a single cycle, we are justified in dropping terms of order <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m163">
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and the mole fraction <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> becomes the preferred variable, because <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is constant to order <inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m166">
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. In contrast, the material balance (22) for the cation changes on time scales <inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <italic>O</italic> refers to order, and it is no longer acceptable to drop terms of order <inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m168">
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. On this time scale, the variable <inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m169">
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is the preferred choice, and <inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can no longer be viewed as a constant.</p>
<p>The resulting dimensionless equations in the electrode and separator are<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e37">
<mml:math id="m173">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>electrode</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>,</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>separator</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>,</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(37)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e38">
<mml:math id="m174">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>electrode</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>,</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>separator</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>,</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(38)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e39">
<mml:math id="m175">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>electrode</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>,</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>separator</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>.</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(39)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The dimensionless equations for the material balances within the solid particles are<disp-formula id="e40">
<mml:math id="m176">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(40)</label>
</disp-formula>where we will drop terms of order <inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m177">
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. Boundary conditions are given as<disp-formula id="e41">
<mml:math id="m178">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#xa0;&#xa0;and&#xa0;&#xa0;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(41)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, an integer, denotes the start of a cycle. In the aforementioned equations, it is assumed that the OCV <inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a function of <inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which does not change, even as <inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> changes.</p>
<p>The dimensionless equations for the electrochemical reactions within the porous electrode are<disp-formula id="e42">
<mml:math id="m183">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>,</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#xa0;and&#xa0;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(42)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Also, at the Li electrode are<disp-formula id="e43">
<mml:math id="m184">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>,</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#xa0;and&#xa0;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(43)</label>
</disp-formula>The following relationship is used in deriving <xref ref-type="disp-formula" rid="e45">Eq. 45</xref> and will be used elsewhere as well.<disp-formula id="e44">
<mml:math id="m185">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(44)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>At the current collector, the current is specified, and using <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Eq. 32</xref>, we can write<disp-formula id="e45">
<mml:math id="m186">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(45)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The cell voltage becomes<disp-formula id="e46">
<mml:math id="m187">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(46)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In addition,<disp-formula id="e47">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(47)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="e48">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#xa0;in&#xa0;the&#xa0;electrode</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#xa0;in&#xa0;the&#xa0;separator</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(48)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>At the interface between the separator and the working electrode,<disp-formula id="e49">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(49)</label>
</disp-formula>and the variables <inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#xa0;and&#xa0;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the liquid phase current <inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the salt flux <inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m193">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are continuous at this interface.</p>
<p>In addition,<disp-formula id="e50">
<mml:math id="m194">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(50)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s3-7">
<title>Integration Formulas That Simplify the Modeling of Cation Mixing</title>
<p>This section is concerned with the changes in <inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m195">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> over time spans of many cycles, so that <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m196">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As such, the mole fraction <inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m197">
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, instead of <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m198">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, is used, and the terms of order <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m199">
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> can no longer be ignored. However, terms of order <inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m200">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> will be ignored. With these changes, <xref ref-type="disp-formula" rid="e40">Eq. 40</xref> can be rewritten as<disp-formula id="e51">
<mml:math id="m201">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(51)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>If one integrates the first of <xref ref-type="disp-formula" rid="e51">Eq. 51</xref> over the spherical particle, one obtains:<disp-formula id="e52">
<mml:math id="m202">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(52)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>If one then integrates <xref ref-type="disp-formula" rid="e52">Eq. 52</xref> over the porous electrode and uses <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">Eqs 36</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e45">45</xref>, one obtains<disp-formula id="e53">
<mml:math id="m203">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(53)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>A time integrated form of <xref ref-type="disp-formula" rid="e53">Eq. 53</xref> yields<disp-formula id="e54">
<mml:math id="m204">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtext>&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(54)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For any function <inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m205">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we will write<disp-formula id="e55">
<mml:math id="m206">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x200a;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(55)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>This is the average value of <inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m207">
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> in the entire cell over one cycle. We now integrate the various pieces of <xref ref-type="disp-formula" rid="e53">Eq. 53</xref>, starting with<disp-formula id="e56">
<mml:math id="m208">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(56)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>However,<disp-formula id="e57">
<mml:math id="m209">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(57)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>If one assumes that the total current passed in each cycle is zero,<disp-formula id="e58">
<mml:math id="m210">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(58)</label>
</disp-formula>then <xref ref-type="disp-formula" rid="e54">Eq. 54</xref> becomes<disp-formula id="e59">
<mml:math id="m211">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(59)</label>
</disp-formula>and using <xref ref-type="disp-formula" rid="e57">Eq. 57</xref>,<disp-formula id="e60">
<mml:math id="m212">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(60)</label>
</disp-formula>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e51">Eqs 51</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e60">60</xref> now imply that, to the leading order in <inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m213">
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, both <inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m214">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m215">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are constant over a single cycle so that<disp-formula id="e61">
<mml:math id="m216">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(61)</label>
</disp-formula>and similarly,<disp-formula id="e62">
<mml:math id="m217">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(62)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>More precise statements that are valid over many cycles can be made by summing <xref ref-type="disp-formula" rid="e51">Eq. 51</xref> and then averaging over the entire cell and over time:<disp-formula id="e63">
<mml:math id="m218">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(63)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m219">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#xa0;and&#xa0;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the initial values for <inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m220">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#xa0;and&#xa0;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. It now follows from <xref ref-type="disp-formula" rid="e61">Eq. 61</xref> that<disp-formula id="e64">
<mml:math id="m221">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(64)</label>
</disp-formula>which can be integrated to yield<disp-formula id="e65">
<mml:math id="m222">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(65)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The approximation (65) is valid, even when <inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m223">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which means that it can be used to approximate capacity loss over many cycles. In particular, the error in the approximation (65) is formally much smaller than the one in the limit of <inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m224">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and for <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m225">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Both assumptions are valid in this work. The initial condition <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m226">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the aforementioned equation is the average SOC in the initial cycle.</p>
<p>Last, we can now express the areal Coulombic capacity. Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e65">Eq. 65</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">Eq. 23</xref>, we obtain<disp-formula id="e66">
<mml:math id="m227">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(66)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s3-8">
<title>Low-Current Perturbation Solution</title>
<p>In this section, we return to the problem of approximating cell voltage over the period of one cycle. Thus, we again return to the mole fraction <inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m228">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, instead of <inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m229">
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, we consider <inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m230">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to be constant over a cycle, and we will drop terms of order <inline-formula id="inf163">
<mml:math id="m231">
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. Our main tool is the perturbation analysis developed in (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Baker and Verbrugge, 2021</xref>). This starts with the assumption<xref ref-type="fn" rid="fn2">
<sup>2</sup>
</xref> that <inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m232">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is sufficiently large that both <inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m233">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In addition, we assume that <inline-formula id="inf166">
<mml:math id="m234">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and derive leading order expressions in the limit of small <inline-formula id="inf167">
<mml:math id="m235">
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> as well. Our goal is to derive a perturbation approximation for the cell voltage during the course of a single cycle, and the dimensionless time <inline-formula id="inf168">
<mml:math id="m236">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> changes by only one in the course of a cycle. Thus, for treating a cycle, we can drop the order <inline-formula id="inf169">
<mml:math id="m237">
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> term in <xref ref-type="disp-formula" rid="e40">Eq. 40</xref>, obtaining<disp-formula id="e67">
<mml:math id="m238">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#xa0;&#xa0;and&#xa0;&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(67)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Also, we assume that <inline-formula id="inf170">
<mml:math id="m239">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is constant to leading order in <inline-formula id="inf171">
<mml:math id="m240">
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. As was done in (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Baker and Verbrugge, 2021</xref>), we can expand each dependent variable in, for example, the total mole fraction <inline-formula id="inf172">
<mml:math id="m241">
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> of filled Li sites in the NMC622 Li layer expressed as<disp-formula id="e68">
<mml:math id="m242">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>...</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(68)</label>
</disp-formula>where &#x2026; represents higher order terms in the expansion. The leading order term <inline-formula id="inf173">
<mml:math id="m243">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e68">Eq. 68</xref> is the equilibrium state which arises when the current in <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Eq. 32</xref> is tending to zero as <inline-formula id="inf174">
<mml:math id="m244">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> tends to infinity, and it thus varies with time <inline-formula id="inf175">
<mml:math id="m245">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> but has no position dependence, unlike the higher order terms.</p>
<p>We now present the perturbation solution derived using the procedures described in the work of <xref ref-type="bibr" rid="B5">Baker and Verbrugge (2021</xref>).<disp-formula id="e69">
<mml:math id="m246">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>...</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(69)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e70">
<mml:math id="m247">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(70)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e71">
<mml:math id="m248">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(71)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e72">
<mml:math id="m249">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#xa0;&#xa0;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#xa0;and&#xa0;&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(72)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m250">
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is the time within cycle <italic>N</italic>. <xref ref-type="disp-formula" rid="e69">Eqs 69</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e70">70</xref> correspond to <xref ref-type="disp-formula" rid="e73">Eqs 73</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e75">75</xref> of Reference 12, but additional resistances <inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m251">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> were added to <inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m252">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to account for the voltage losses at the lithium counter electrode. We emphasize that <inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m253">
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf180">
<mml:math id="m254">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are constant to leading order in <inline-formula id="inf181">
<mml:math id="m255">
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> over the course of a single cycle.</p>
<p>In the next section, <xref ref-type="disp-formula" rid="e69">Eq. 69</xref> will be used to fit parameters to cycling data, and it helps in this regard to rewrite the resistance <inline-formula id="inf182">
<mml:math id="m256">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as<disp-formula id="e73">
<mml:math id="m257">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(73)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf183">
<mml:math id="m258">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Since each of the component resistances in <inline-formula id="inf184">
<mml:math id="m259">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> impacts the cell voltage in <xref ref-type="disp-formula" rid="e69">Eq. 69</xref> in the same way, it is not possible to determine their separate values by fitting to the data; instead, only their sum <inline-formula id="inf185">
<mml:math id="m260">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be fit.</p>
<p>We close this section with an empirical modification of <xref ref-type="disp-formula" rid="e65">Eqs 65</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e66">66</xref>. Above 3.75&#xa0;V is where the influence of cation-mixing on the voltage trace is most evident and the voltage traces for the different cycles diverge. This is the region that is most sensitive to the value of <inline-formula id="inf186">
<mml:math id="m261">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as it appears in <xref ref-type="disp-formula" rid="e66">Eq. 66</xref>. It can be seen in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> and <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> that the rate of increase in the potential at the end of charge in non-linear; i.e., there is less change in the potential at the end of the charge in going from cycle 100 to 200 then in going from cycle 400 to 500. We can estimate the open-circuit potential at the end of charge by plotting the potential after 15&#xa0;min of open circuit for the data of <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>, corresponding to the plot in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>. From <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>, we see that after the initiation of charge, the potential immediately jumps to about 3.6 V, after which it transitions smoothly to the end of charge potential; because the charge currents are low (about C/10), the measured cell potential during charge is close to that of the open-circuit potential <inline-formula id="inf187">
<mml:math id="m262">
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. If we approximate the smooth transition to represent a linear potential vs. capacity <inline-formula id="inf188">
<mml:math id="m263">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> relation, then we would expect the capacity <inline-formula id="inf189">
<mml:math id="m264">
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> to vary in a quadratic manner with cycle life, reflecting the behavior of <inline-formula id="inf190">
<mml:math id="m265">
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>. For small values of <inline-formula id="inf191">
<mml:math id="m266">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we can obtain the following from <xref ref-type="disp-formula" rid="e66">Eq. 66</xref>:<disp-formula id="e74">
<mml:math id="m267">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>lim</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(74)</label>
</disp-formula>which shows that <inline-formula id="inf192">
<mml:math id="m268">
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> declines linearly with time for small values of <inline-formula id="inf193">
<mml:math id="m269">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. To make <inline-formula id="inf194">
<mml:math id="m270">
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> vary nonlinearly in time for small <inline-formula id="inf195">
<mml:math id="m271">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we replace <inline-formula id="inf196">
<mml:math id="m272">
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e64">Eq. 64</xref> with <inline-formula id="inf197">
<mml:math id="m273">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, with <inline-formula id="inf198">
<mml:math id="m274">
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> being an additional parameter to be fit to the data, which is equivalent to replacing <inline-formula id="inf199">
<mml:math id="m275">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e66">Eq. 66</xref> with <inline-formula id="inf200">
<mml:math id="m276">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="e75">
<mml:math id="m277">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#xa0;,</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(75)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In addition, <xref ref-type="disp-formula" rid="e65">Eq. 65</xref> is replaced by<disp-formula id="e76">
<mml:math id="m278">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#xa0;&#xa0;and&#xa0;&#xa0;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(76)</label>
</disp-formula>Consistent with the plot shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>, we take <inline-formula id="inf201">
<mml:math id="m279">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as an initial guess for the data fitting process (cf. <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>).</p>
<p>A more detailed model of the cation-mixing reaction rate (12) would require forward and backward rate constants, reactions between all four galleries (<italic>J</italic> &#x3d; 4 for the MSRM as applied to NMC622, cf. <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>) with all of the transition metals (Ni, Mn, and Co), and the use of activities instead of concentrations for all reactants and products, but this is beyond the scope of this work, and the more detailed approach would require many more unknown parameters. Hence, for this work, the semi-empirical relations (75) and (76) are employed.</p>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>Thermodynamic parameters and properties used in the simulations. The initial values are from the work of <xref ref-type="bibr" rid="B33">Verbrugge et al. (2017</xref>). Note that <inline-formula id="inf202">
<mml:math id="m280">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">Quantity</th>
<th align="center">Initial value</th>
<th align="center">Regressed value</th>
<th align="center">Units</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf203">
<mml:math id="m281">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">3.6227</td>
<td align="char" char=".">3.6454</td>
<td align="center">V</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf204">
<mml:math id="m282">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.9671</td>
<td align="char" char=".">0.5784</td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf205">
<mml:math id="m283">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.1344</td>
<td align="char" char=".">0.1458</td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf206">
<mml:math id="m284">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">3.7264</td>
<td align="char" char=".">3.7358</td>
<td align="center">V</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf207">
<mml:math id="m285">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">1.3971</td>
<td align="char" char=".">1.1906</td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf208">
<mml:math id="m286">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.3246</td>
<td align="char" char=".">0.3972</td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf209">
<mml:math id="m287">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">3.9057</td>
<td align="char" char=".">3.8797</td>
<td align="center">V</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf210">
<mml:math id="m288">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">3.5050</td>
<td align="char" char=".">2.3196</td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf211">
<mml:math id="m289">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.2112</td>
<td align="char" char=".">0.3244</td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf212">
<mml:math id="m290">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">4.2296</td>
<td align="char" char=".">4.0925</td>
<td align="center">V</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf213">
<mml:math id="m291">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">5.5276</td>
<td align="char" char=".">1.3902</td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf214">
<mml:math id="m292">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.3298</td>
<td align="char" char=".">0.1326</td>
<td align="left"/>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The algorithm used to simulate the data is presented in <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref>.</p>
<table-wrap id="T3" position="float">
<label>TABLE 3</label>
<caption>
<p>Summary of the algorithm used for the model calculations.</p>
</caption>
<table>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">
<inline-graphic xlink:href="fenrg-10-889176-fx1.tif"/>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="discussion" id="s4">
<title>Discussion</title>
<p>For modeling the experimental data, we use the 10-h charge data except for the first 10&#xa0;min of charge, as the perturbation solution is valid only when the concentration profiles have reached their fully developed state. For the same reason, immediately after the charge current is set to zero for the open-circuit hold, the perturbation solution is not valid; hence, for this work, we used only the last five data points of the open-circuit hold, which are called out in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>, for parameter regression. The sum of the squared differences between the data and the model cell voltages, often termed the sum of squared residuals (<xref ref-type="bibr" rid="B10">Eubank, 1999</xref>), was minimized by regressing the parameters as mentioned in the algorithm in <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref>. <xref ref-type="fn" rid="fn3">
<sup>3</sup>
</xref> The sum of squared residuals for the last five data points were multiplied by a factor such that, at the beginning of the regression, the sum of the weighted squared residuals for the last five data points was the same as the sum of squared residuals for the charge portion of the data used in the regression. Initial guesses and regressed values for the parameters are provided in <xref ref-type="table" rid="T1">Tables 1</xref>, <xref ref-type="table" rid="T2">2</xref>, <xref ref-type="table" rid="T4">4</xref>, and <xref ref-type="table" rid="T5">Table 5</xref>. Many of the parameters in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref> and <xref ref-type="table" rid="T4">Table 4</xref> were used to calculate the resistances showing in <xref ref-type="table" rid="T5">Table 5</xref>; such parameters show no entry in the column titled &#x201c;Regressed Value,&#x201d; as the resistances of <xref ref-type="table" rid="T5">Table 5</xref> were used in the regression, consistent with the cell resistance expression, <xref ref-type="disp-formula" rid="e73">Eq. 73</xref>. The first seven resistances listed in <xref ref-type="table" rid="T5">Table 5</xref> cannot be regressed separately, as they are all housed in <inline-formula id="inf215">
<mml:math id="m293">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (see <xref ref-type="disp-formula" rid="e73">Eq. 73</xref>) and are constants. Initial guesses were employed for all of the first seven resistances, using the values provided in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref> and <xref ref-type="table" rid="T4">Table 4</xref>, and then <xref ref-type="disp-formula" rid="e73">Eq. 73</xref> was used to calculate the initial guess for <inline-formula id="inf216">
<mml:math id="m294">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. For the regression, only <inline-formula id="inf217">
<mml:math id="m295">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf218">
<mml:math id="m296">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf219">
<mml:math id="m297">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf220">
<mml:math id="m298">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> were regressed, with the latter two resistances regressed to zero, implying no measurable Li diffusion resistance within the NMC622 and no measurable resistance growth with time at the Li electrode surface for the low-rate charge operation. Lastly, we only fit the data for cycles 100 and 500. The agreement with all of the data, with exception of the duration immediately after the step to open-circuit where the perturbation solution is not valid, is quantitative insofar as the differences between the data and the calculations are similar to experiment-to-experiment variation.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Experimental results (symbols) and calculations. The inset plot in the lower right shows only the calculations.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-10-889176-g007.tif"/>
</fig>
<table-wrap id="T4" position="float">
<label>TABLE 4</label>
<caption>
<p>Parameters and properties used in the simulations and which are represented by a Greek letter.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">Quantity</th>
<th align="center">Value</th>
<th align="center">Regressed value</th>
<th align="center">Units</th>
<th align="center">Comment</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf221">
<mml:math id="m299">
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf222">
<mml:math id="m300">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf223">
<mml:math id="m301">
<mml:mrow>
<mml:mn>2.346</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left"/>
<td align="left">See text</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf224">
<mml:math id="m302">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.5</td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left">
<inline-formula id="inf225">
<mml:math id="m303">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <xref ref-type="bibr" rid="B34">Verbrugge and Koch (1994)</xref>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf226">
<mml:math id="m304">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.63</td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left">Measured</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf227">
<mml:math id="m305">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.75</td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left">
<xref ref-type="bibr" rid="B3">Baker et al. (2019)</xref>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf228">
<mml:math id="m306">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.25</td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left">Measured</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf229">
<mml:math id="m307">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.64</td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left">Measured</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf230">
<mml:math id="m308">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.26</td>
<td align="left"/>
<td align="left">S/cm</td>
<td align="left">Measured</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf231">
<mml:math id="m309">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.004</td>
<td align="left"/>
<td align="left">S/cm</td>
<td align="left">Measured</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf232">
<mml:math id="m310">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.879</td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left">See <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">Eq. 34</xref>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf233">
<mml:math id="m311">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf234">
<mml:math id="m312">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.8</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.53</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left">
<xref ref-type="bibr" rid="B3">Baker et al. (2019)</xref>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf235">
<mml:math id="m313">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf236">
<mml:math id="m314">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.8</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.53</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left">
<xref ref-type="bibr" rid="B3">Baker et al. (2019)</xref>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf237">
<mml:math id="m315">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf238">
<mml:math id="m316">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.8</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.53</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left"/>
<td align="left"/>
<td align="left">
<xref ref-type="bibr" rid="B3">Baker et al. (2019)</xref>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T5" position="float">
<label>TABLE 5</label>
<caption>
<p>Initial and regressed sheet resistances. See <xref ref-type="disp-formula" rid="e73">Eq. 73</xref> for the cell resistance expression.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">Quantity (Ohm-cm<sup>2</sup>)</th>
<th align="center">Initial value</th>
<th align="center">Regressed value</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf239">
<mml:math id="m317">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.0668</td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf240">
<mml:math id="m318">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">23.2376</td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf241">
<mml:math id="m319">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">1.5980</td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf242">
<mml:math id="m320">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0</td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf243">
<mml:math id="m321">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0</td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf244">
<mml:math id="m322">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">1.0689</td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf245">
<mml:math id="m323">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0</td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf246">
<mml:math id="m324">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0</td>
<td align="left"/>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf247">
<mml:math id="m325">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">10.047</td>
<td align="char" char=".">27.093</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf248">
<mml:math id="m326">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">0.02925</td>
<td align="char" char=".">0.1401</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf249">
<mml:math id="m327">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">1.0752</td>
<td align="char" char=".">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf250">
<mml:math id="m328">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">5.0000</td>
<td align="char" char=".">0</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>A comparison of the experimental results with the model calculations using regressed parameters is shown in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>. It is difficult as plotted to see the model calculations, as they are under the symbols for the experimental data as plotted. The inset graphic shows the model calculations during charge. As mentioned previously and discussed in (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Baker and Verbrugge, 2021</xref>), the perturbation solution assumes diffusion profiles in the solid state that are fully developed, which in turn requires the current to change smoothly (on a time scale of <inline-formula id="inf251">
<mml:math id="m329">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), and the discontinuities in current that occur at the start of charge and 10&#xa0;h later, at the start of open circuit, do not satisfy this assumption. As a result, <xref ref-type="disp-formula" rid="e69">Eq. 69</xref> is inaccurate for a certain period of time after each discontinuity. This is particularly noticeable at the start of the open circuit, when <xref ref-type="disp-formula" rid="e69">Eq. 69</xref> predicts that the cell voltage is equal to the open-circuit voltage. Instead, a period of time is needed for the diffusion profiles to relax to a steady state (See the data just after 10&#xa0;h in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>.). The original value for the characteristic diffusion time in the particles is <inline-formula id="inf252">
<mml:math id="m330">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 31&#xa0;min, longer than the entire 15&#xa0;min at the open circuit. However, <inline-formula id="inf253">
<mml:math id="m331">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is regressed to zero, implying no measurable diffusion resistance and that <inline-formula id="inf254">
<mml:math id="m332">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is less than 31&#xa0;min; hence, it is likely appropriate to retain the last five data points of the open circuit in the model&#x2013;experiment comparison.</p>
<p>The decline in the calculated cell capacity, which is set by the NMC622 electrode capacity, from cycle <inline-formula id="inf255">
<mml:math id="m333">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>100</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to cycle 500, is depicted in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>. The decline is slow on a per cycle basis because <inline-formula id="inf256">
<mml:math id="m334">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, consistent with the derivation of <xref ref-type="disp-formula" rid="e75">Eq. 75</xref>, and it is nearly quadratic. The decline in capacity is directly related to the increase in transition metal species in the Li layer. Cycle-averaged site fractions within the Li layer of Li-filled sites <inline-formula id="inf257">
<mml:math id="m335">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and of transition metal filled sites <inline-formula id="inf258">
<mml:math id="m336">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are also plotted in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref> (cf. <xref ref-type="disp-formula" rid="e76">Eq. 76</xref>).</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>Calculated electrode capacity, <xref ref-type="disp-formula" rid="e75">Eq. 75</xref>, and cycle-average site fractions, cf. <xref ref-type="disp-formula" rid="e76">Eq. 76</xref>. The symbols refer to the calculations presented in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-10-889176-g008.tif"/>
</fig>
<p>While the perturbation solution <xref ref-type="disp-formula" rid="e69">(69)</xref> is accurate to <inline-formula id="inf259">
<mml:math id="m337">
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the resistance <xref ref-type="disp-formula" rid="e70">Formula (70)</xref> needs only the leading order term in <inline-formula id="inf260">
<mml:math id="m338">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, referred to as <inline-formula id="inf261">
<mml:math id="m339">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, for the resistance terms involving <inline-formula id="inf262">
<mml:math id="m340">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf263">
<mml:math id="m341">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <inline-formula id="inf264">
<mml:math id="m342">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the leading order term for the fractional site occupancy of Li in the Li layer of NMC622, and it is uniform throughout the electrode and particles (time dependent but no position dependence). Hence, <inline-formula id="inf265">
<mml:math id="m343">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be deduced once the cell current and Coulombic capacity are known per <xref ref-type="disp-formula" rid="e71">Eq. 71</xref>, in addition to the initial condition <inline-formula id="inf266">
<mml:math id="m344">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. A plot of <inline-formula id="inf267">
<mml:math id="m345">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> during cell charging is provided in <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref>. The charge begins with a fully lithiated NMC622, and, with each cycle, the end of the charge value for <inline-formula id="inf268">
<mml:math id="m346">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> declines due to a loss of capacity. Once <inline-formula id="inf269">
<mml:math id="m347">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is known, <inline-formula id="inf270">
<mml:math id="m348">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is uniquely determined from <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Eq. 2</xref>, with <inline-formula id="inf271">
<mml:math id="m349">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> replacing <inline-formula id="inf272">
<mml:math id="m350">
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>; i.e., <inline-formula id="inf273">
<mml:math id="m351">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. A plot of <inline-formula id="inf274">
<mml:math id="m352">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for charge during various cycles is shown in <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10</xref>. The reduced capacity due to cation-mixing leads to higher voltages at the end of the charge, and the nonlinear increase in the end-of-charge open-circuit potential is clear.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>Calculated leading-order term <inline-formula id="inf275">
<mml:math id="m353">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, see <xref ref-type="disp-formula" rid="e68">Eq. 68</xref>, for the fractional occupancy of Li in the Li layer of the NMC622 during various cycles.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-10-889176-g009.tif"/>
</fig>
<fig id="F10" position="float">
<label>FIGURE 10</label>
<caption>
<p>Calculated open-circuit potential vs. the fractional occupancy of Li in the Li layer for various cycles. A blow-up of the potential at the end of de-lithiation is shown in the upper right inset plot.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-10-889176-g010.tif"/>
</fig>
<p>While one can draw some insight from the regressed parameters, we did not use the perturbation solution and the parameter regression scheme to measure parameters displayed in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref> and <xref ref-type="table" rid="T2">Table 4</xref> other than those parameters necessary to model the cation-mixing reaction of <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eqs 10</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e75">75</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e76">76</xref> for calculations. By using the perturbation solution <xref ref-type="disp-formula" rid="e69">(69)</xref> and the parameter regression scheme, we 1) obtain the open-circuit parameters (<xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>) and 2) we remove an irreversible phenomena associated with the transport and kinetics from the measured cell voltage, enabling us to focus on the degradation of NMC622 <italic>via</italic> cation-mixing. If we were to seek an accurate measurement of the parameters governing irreversible transport phenomena and kinetics, higher current densities would be needed. As an example of this, in (<xref ref-type="bibr" rid="B2">Baker and Verbrugge, 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B3">Baker et al., 2019</xref>) low-frequency voltammetry was employed to deduce thermodynamic parameters, and complementary high-frequency voltammetry to gain sensitivity for the measurement of parameters governing irreversible transport phenomena and kinetics. The increase in <inline-formula id="inf276">
<mml:math id="m354">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from the initial estimate of 10 &#x2126;-cm<sup>2</sup> to the regressed value of 27 &#x2126;-cm<sup>2</sup> is likely due to a resistive layer over the Li counter electrode surface that remains constant over cycles 100 to 500, corresponding to <inline-formula id="inf277">
<mml:math id="m355">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <inline-formula id="inf278">
<mml:math id="m356">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> was initially set to zero (cf. <xref ref-type="table" rid="T5">Table 5</xref>) and <inline-formula id="inf279">
<mml:math id="m357">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> would correspond to 17 &#x2126;-cm<sup>2</sup> if <inline-formula id="inf280">
<mml:math id="m358">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> were the cause of the increase in <inline-formula id="inf281">
<mml:math id="m359">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>The total cell resistance <inline-formula id="inf282">
<mml:math id="m360">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e73">Eq. 73</xref>, is plotted for various charge cycles in <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11</xref>. For all cycles, throughout the first half of the charge, <inline-formula id="inf283">
<mml:math id="m361">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> dominates the cell resistance. While we incorporated the time-dependent resistance <inline-formula id="inf284">
<mml:math id="m362">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e73">Eq. 73</xref> for the growth of a resistive film over the Li surface, cf. <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Eq. 9</xref>, the regressed value for <inline-formula id="inf285">
<mml:math id="m363">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> was zero. Similarly, the resistance to Li diffusion <inline-formula id="inf286">
<mml:math id="m364">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the NMC622 was regressed to zero. Hence, for the slow (10-h) charges and the ensuing open-circuit stand, we can only detect Ohmic and charge-transfer resistance at the NMC electrode. All resistance above the dashed line in <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11</xref> is associated with charge&#x2013;transfer resistance, <inline-formula id="inf287">
<mml:math id="m365">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (see <xref ref-type="disp-formula" rid="e70">Eq. 70</xref>), which dominates the total cell resistance for the second half of charge. As mentioned previously, if a more accurate measurement of charge&#x2013;transfer resistance were desired, higher currents should be investigated.</p>
<fig id="F11" position="float">
<label>FIGURE 11</label>
<caption>
<p>Regressed cell resistance (cf. <xref ref-type="disp-formula" rid="e73">Eq. 73</xref>). Ohmic contributions (see <inline-formula id="inf288">
<mml:math id="m366">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> defined in <xref ref-type="disp-formula" rid="e73">Eq. 73</xref>) dominate for the first half of the charge (0&#x2013;5&#xa0;h), after which the charge&#x2013;transfer resistance <inline-formula id="inf289">
<mml:math id="m367">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> plays an important role.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-10-889176-g011.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5">
<title>Summary and Conclusion</title>
<p>We begin this publication with a brief review of the Li metal electrode in non-aqueous solvents and cation-mixing in layered transition metal oxides. Mathematical equations describing these phenomena are then presented as an addition to the equations describing a porous insertion electrode and an adjacent separator (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Baker and Verbrugge, 2021</xref>). We show that because the degradation associated with cation-mixing is slow, we can average the degradation reaction over each cycle, leading to <xref ref-type="disp-formula" rid="e75">Eq. 75</xref>. The perturbation procedure presented in (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Baker and Verbrugge, 2021</xref>) is used to derive <xref ref-type="disp-formula" rid="e69">Eqs 69</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e72">72</xref>, which constitute our perturbation solution. <xref ref-type="disp-formula" rid="e66">Equations 66</xref>,<xref ref-type="disp-formula" rid="e69">69</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e72">72</xref> simplify significantly the regression of model parameters through the minimization of the sum of squared differences between experimental data and model calculations, as compared to the full numerical solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">Eqs 35</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e50">50</xref> embedded within the parameter regression scheme. The good agreement between the perturbation solution and the experimental data (cf. <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>) supports the conclusion that cation-mixing is the dominant mechanism for capacity loss in these Li&#x7c;&#x7c;Ni<sub>0.6</sub>Mn<sub>0.2</sub>Co<sub>0.2</sub>O<sub>2</sub> cells. In summary, the overall procedure of using the low-rate perturbation solution of (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Baker and Verbrugge, 2021</xref>), along with low-rate data, and averaging degradation reactions over cycles for low rates of degradation, analogous to <xref ref-type="disp-formula" rid="e75">Eq. 75</xref>, can be employed to examine other electrode systems and degradation mechanisms when both are governed by low rates.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec id="s7">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/Supplementary Materials; further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s8">
<title>Author Contributions</title>
<p>All authors listed have made a substantial, direct, and intellectual contribution to the work and approved it for publication.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s9">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>MV, DB, SC, MH, and MC were employed by the company General Motors Research and Development.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s10">
<title>Publisher&#x2019;s Note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors, and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<fn-group>
<fn id="fn1">
<label>1</label>
<p>Because a Li reference electrode is used to determine the potential &#x3a6;<sub>2</sub>, the salt concentration does not show in the exchange current density in <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref>. The discussion in Bizeray et al. [35] in the section &#x201c;Thermodynamics of reference electrodes&#x201d; provides helpful commentary on this topic.</p>
</fn>
<fn id="fn2">
<label>2</label>
<p>Our interest is the limiting case when <inline-formula id="inf290">
<mml:math id="m368">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> tends to infinity. In this limit, the dimensionless parameters <inline-formula id="inf291">
<mml:math id="m369">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> tend to zero, and a perturbation analysis is done for <inline-formula id="inf292">
<mml:math id="m370">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. However, as <inline-formula id="inf293">
<mml:math id="m371">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the ratio <inline-formula id="inf294">
<mml:math id="m372">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> remains fixed. Generally speaking, <inline-formula id="inf295">
<mml:math id="m373">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a very small number, so that terms involving <inline-formula id="inf296">
<mml:math id="m374">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> will also be small if <inline-formula id="inf297">
<mml:math id="m375">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is small.</p>
</fn>
<fn id="fn3">
<label>3</label>
<p>The Generalized Reduced Gradient (GRG2) Algorithm as implemented in Microsoft Excel was employed to regress the parameters. For history on this Solver, see References [37] and [38].</p>
</fn>
</fn-group>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Abdellahi</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Urban</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dacek</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ceder</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Understanding the Effect of Cation Disorder on the Voltage Profile of Lithium Transition-Metal Oxides</article-title>. <source>Chem. Mat.</source> <volume>28</volume>, <fpage>5373</fpage>&#x2013;<lpage>5383</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acs.chemmater.6b01438</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Baker</surname>
<given-names>D. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Verbrugge</surname>
<given-names>M. W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <source>J. Electrochem. Soc.</source> <volume>165</volume>, <fpage>A3952</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Baker</surname>
<given-names>D. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Verbrugge</surname>
<given-names>M. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gu</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Multi-Species, Multi-Reaction Model for Porous Intercalation Electrodes: Part II. Model-Experiment Comparisons for Linear-Sweep Voltammetry of Spinel Lithium Manganese Oxide Electrodes</article-title>. <source>J. Electrochem. Soc.</source> <volume>166</volume>, <fpage>A521</fpage>&#x2013;<lpage>A531</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1149/2.0091904jes</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Baker</surname>
<given-names>D. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Verbrugge</surname>
<given-names>M. W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Intercalate Diffusion in Multiphase Electrode Materials and Application to Lithiated Graphite</article-title>. <source>J. Electrochem. Soc.</source> <volume>159</volume>, <fpage>A1341</fpage>&#x2013;<lpage>A1350</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1149/2.002208jes</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Baker</surname>
<given-names>D. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Verbrugge</surname>
<given-names>M. W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Slow Current or Potential Scanning of Battery Porous Electrodes: Generalized Perturbation Solution and the Merits of Sinusoidal Current Cycling</article-title>. <source>J. Electrochem. Soc.</source> <volume>168</volume>, <fpage>050526</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1149/1945-7111/abf5f5</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bizeray</surname>
<given-names>A. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Howey</surname>
<given-names>D. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Monroe</surname>
<given-names>C. W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Resolving a Discrepancy in Diffusion Potentials, with a Case Study for Li-Ion Batteries</article-title>. <source>J. Electrochem. Soc.</source> <volume>163</volume>, <fpage>E223</fpage>&#x2013;<lpage>E229</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1149/2.0451608jes</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <source>Adv. Mat.</source> <volume>30</volume>, <fpage>1706102</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/adma.201706102)</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cheng</surname>
<given-names>X.-B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>C.-Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Toward Safe Lithium Metal Anode in Rechargeable Batteries: A Review</article-title>. <source>Chem. Rev.</source> <volume>117</volume>, <fpage>10403</fpage>&#x2013;<lpage>10473</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acs.chemrev.7b00115</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Eijima</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sonoki</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Matsumoto</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Taminato</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mori</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Imanishi</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Solid Electrolyte Interphase Film on Lithium Metal Anode in Mixed-Salt System</article-title>. <source>J. Electrochem. Soc.</source> <volume>166</volume>, <fpage>A5421</fpage>&#x2013;<lpage>A5429</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1149/2.0611903jes</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Eubank</surname>
<given-names>R. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1999</year>). <source>Nonparametric Regression and Spline Smoothing</source>. <edition>2nd edition</edition>. <publisher-loc>Boca Raton, FL</publisher-loc>: <publisher-name>CRC Press</publisher-name>. </citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fang</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <source>Nat. Energy</source> <volume>6</volume>, <fpage>987</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fylstra</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lasdon</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Watson</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Waren</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1998</year>). <article-title>Design and Use of the Microsoft Excel Solver</article-title>. <source>Interfaces</source> <volume>28</volume>, <fpage>29</fpage>&#x2013;<lpage>55</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1287/inte.28.5.29</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Guggenheim</surname>
<given-names>E. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1977</year>). <source>Thermodynamics</source>. <edition>6th ed</edition>. <publisher-loc>Amsterdam</publisher-loc>: <publisher-name>North-Holland</publisher-name>. </citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hobold</surname>
<given-names>G. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lopez</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Minafra</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Banerjee</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shirley Meng</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Moving beyond 99.9% Coulombic Efficiency for Lithium Anodes in Liquid Electrolytes</article-title>. <source>Nat. Energy</source> <volume>6</volume>, <fpage>951</fpage>&#x2013;<lpage>960</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41560-021-00910-w</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Julien</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mauger</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zaghib</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Groult</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Optimization of Layered Cathode Materials for Lithium-Ion Batteries</article-title>. <source>Materials</source> <volume>9</volume>, <fpage>595</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/ma9070595</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>N. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yim</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>J. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>J.-S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Microstructural Study on Degradation Mechanism of Layered LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 Cathode Materials by Analytical Transmission Electron Microscopy</article-title>. <source>J. Power Sources</source> <volume>307</volume>, <fpage>641</fpage>&#x2013;<lpage>648</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jpowsour.2016.01.023</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>N. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yim</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>J. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>J.-S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Microstructural Study on Degradation Mechanism of Layered LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 Cathode Materials by Analytical Transmission Electron Microscopy</article-title>. <source>J. Power Sources</source> <volume>307</volume>, <fpage>641</fpage>&#x2013;<lpage>648</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jpowsour.2016.01.023</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lasdon</surname>
<given-names>L. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Waren</surname>
<given-names>A. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jain</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ratner</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1978</year>). <article-title>&#x201c;Design and Testing of a Generalized Reduced Gradient Code for Nonlinear Programming,&#x201d;</article-title>. <source>ACM Trans. Math. Softw.</source> <volume>4</volume> (<issue>No. 1</issue>), <fpage>34</fpage>&#x2013;<lpage>49</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1145/355769.355773</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dahn</surname>
<given-names>J. R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <source>J. Electrochem. Soc.</source> <volume>165</volume>, <fpage>A1038</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1149/2.0861805jes</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dahn</surname>
<given-names>J. R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <source>J. Electrochem. Soc.</source> <volume>165</volume>, <fpage>A1038</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1149/2.0861805jes</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liao</surname>
<given-names>P. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Duh</surname>
<given-names>J. G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sheen</surname>
<given-names>S. R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2005</year>). <article-title>Effect of Mn Content on the Microstructure and Electrochemical Performance of LiNi[sub 0.75&#x2212;x]Co[sub 0.25]Mn[sub x]O[sub 2] Cathode Materials</article-title>. <source>J. Electrochem. Soc.</source> <volume>152</volume>, <fpage>A1695</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1149/1.1952687</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>1 J-Zhang</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Advancing Lithium Metal Batteries</article-title>. <source>Joule</source>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.joule.2018.03.008</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Meibuhr</surname>
<given-names>S. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1970</year>). <article-title>Electrode Studies in Nonaqueous Electrolytes</article-title>. <source>J. Electrochem. Soc.</source> <volume>117</volume>, <fpage>56</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1149/1.2407438</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Niu</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <source>Nat. Energy</source> <volume>6</volume>, <fpage>723</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>NohNoh</surname>
<given-names>H.-J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Youn</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yoon</surname>
<given-names>C. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>Y.-K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Comparison of the Structural and Electrochemical Properties of Layered Li[NixCoyMnz]O2 (X &#x3d; 1/3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 and 0.85) Cathode Material for Lithium-Ion Batteries</article-title>. <source>J. Power Sources</source> <volume>233</volume>, <fpage>121</fpage>&#x2013;<lpage>130</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jpowsour.2013.01.063</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ohzuku</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ueda</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nagayama</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Iwakoshi</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Komori</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1993</year>). <article-title>Comparative Study of LiCoO2, LiNi12Co12O2 and LiNiO2 for 4 Volt Secondary Lithium Cells</article-title>. <source>Electrochimica Acta</source> <volume>38</volume>, <fpage>1159</fpage>&#x2013;<lpage>1167</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0013-4686(93)80046-3</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peled</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1979</year>). <source>J. Electrochem. Soc.</source> <volume>126</volume>, <fpage>2047</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B28">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peled</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Menkin</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Review-SEI: Past, Present and Future</article-title>. <source>J. Electrochem. Soc.</source> <volume>164</volume>, <fpage>A1703</fpage>&#x2013;<lpage>A1719</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1149/2.1441707jes</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B29">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rossen</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reimers</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dahn</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1993</year>). <article-title>Synthesis and Electrochemistry of Spinel LT-LiCoO2</article-title>. <source>Solid State Ionics</source> <volume>62</volume>, <fpage>53</fpage>&#x2013;<lpage>60</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0167-2738(93)90251-w</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B30">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rossen</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reimers</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dahn</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1993</year>). <article-title>Synthesis and Electrochemistry of Spinel LT-LiCoO2</article-title>. <source>Solid State Ionics</source> <volume>62</volume>, <fpage>53</fpage>&#x2013;<lpage>60</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0167-2738(93)90251-w</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B31">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schipper</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Erickson</surname>
<given-names>E. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Erk</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>ShinShin</surname>
<given-names>J.-Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chesneau</surname>
<given-names>F. F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aurbach</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Review-Recent Advances and Remaining Challenges for Lithium Ion Battery Cathodes</article-title>. <source>J. Electrochem. Soc.</source> <volume>164</volume>, <fpage>A6220</fpage>&#x2013;<lpage>A6228</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1149/2.0351701jes</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B32">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Usubelli</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <source>J. Electrochem. Soc.</source> <volume>167</volume>, <fpage>080514</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B33">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Verbrugge</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baker</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Koch</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xiao</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gu</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Thermodynamic Model for Substitutional Materials: Application to Lithiated Graphite, Spinel Manganese Oxide, Iron Phosphate, and Layered Nickel-Manganese-Cobalt Oxide</article-title>. <source>J. Electrochem. Soc.</source> <volume>164</volume>, <fpage>E3243</fpage>&#x2013;<lpage>E3253</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1149/2.0341708jes</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B34">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Verbrugge</surname>
<given-names>M. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Koch</surname>
<given-names>B. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1994</year>). <source>J. Electrochem. Soc.</source> <volume>141</volume>, <fpage>3053</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B35">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xue</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Energy Environ</article-title>. <source>Sci.</source> <volume>13</volume>, <fpage>212</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B36">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Y-Choi</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>S-Pyun</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>S-Moon</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1996</year>). <source>Solid State Ionics</source> <volume>89</volume>, <fpage>43</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zheng</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <source>Acc. Chem. Res.</source> <volume>52</volume>, <fpage>2201</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acs.accounts.9b00033</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B38">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Seifert</surname>
<given-names>H. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pfleging</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>The Ultrafast Laser Ablation of Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O2 Electrodes with High Mass Loading</article-title>. <source>Appl. Sci.</source> <volume>9</volume>, <fpage>4067</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/app9194067</pub-id> </citation>
</ref>
</ref-list>
<sec id="s6">
<title>Nomenclature</title>
<def-list>
<def-item>
<term id="G1-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf298">
<mml:math id="m376">
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Spherical particle radius in a porous electrode, cm</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G2-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf299">
<mml:math id="m377">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Surface to volume ratio of a porous electrode, 1/cm</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G3-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf300">
<mml:math id="m378">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Value of <inline-formula id="inf301">
<mml:math id="m379">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at equilibrium, mol/cm<sup>3</sup>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G4-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf302">
<mml:math id="m380">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Salt concentration in the liquid phase, mol/cm<sup>3</sup>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G5-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf303">
<mml:math id="m381">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Film concentration, <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Eq. 9</xref>, mol/cm<sup>3</sup>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G6-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf304">
<mml:math id="m382">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Total Li site concentration in the Li layer of the NMC622, mol/cm<sup>3</sup>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G7-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf305">
<mml:math id="m383">
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Diffusion coefficient of Li-filled sites in the Li layer, cm<sup>2</sup>/s</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G8-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf306">
<mml:math id="m384">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Salt diffusion coefficient in the liquid phase, cm<sup>2</sup>/s</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G9-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf307">
<mml:math id="m385">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>V<sup>-1</sup>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G10-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf308">
<mml:math id="m386">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Activity coefficient of electrolyte salt</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G11-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf309">
<mml:math id="m387">
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Faraday&#x2019;s constant, C/mol</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G12-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf310">
<mml:math id="m388">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Total current density, current density of species <italic>j</italic>, A/cm<sup>2</sup>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G13-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf311">
<mml:math id="m389">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Exchange current densities, A/cm<sup>2</sup>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G14-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf312">
<mml:math id="m390">
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Current density of lithium insertion into the NMC622 phase</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G15-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf313">
<mml:math id="m391">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Width of porous electrode or separator, cm</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G16-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf314">
<mml:math id="m392">
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>See <xref ref-type="disp-formula" rid="e75">Eq. 75</xref>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G17-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf315">
<mml:math id="m393">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Flux of the occupied sites or vacancies in lithium host, mol/cm<sup>2</sup>-s</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G18-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf316">
<mml:math id="m394">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Total capacity per geometric area of electrode, C/cm<sup>2</sup>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G19-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf317">
<mml:math id="m395">
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>
<inline-formula id="inf318">
<mml:math id="m396">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> , C/cm<sup>2</sup>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G20-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf319">
<mml:math id="m397">
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Radial coordinate in spherical particles, cm (See <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>)</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G21-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf320">
<mml:math id="m398">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Rate of cation mixing, <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Eq. 12</xref> mol/cm<sup>3</sup>-s</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G22-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf321">
<mml:math id="m399">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Rate of Li consumption for film formation, <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Eq. 9</xref>, mol/cm<sup>3</sup>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G23-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf322">
<mml:math id="m400">
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Gas constant, J/cm<sup>3</sup>-K</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G24-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf323">
<mml:math id="m401">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Sheet resistances, <xref ref-type="disp-formula" rid="e33">Eq. 33</xref>, Ohm-cm<sup>2</sup>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G25-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf324">
<mml:math id="m402">
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Time, s</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G26-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf325">
<mml:math id="m403">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Total cycle time, s</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G27-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf326">
<mml:math id="m404">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Lithium ion transference number</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G28-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf327">
<mml:math id="m405">
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Temperature, K</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G29-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf328">
<mml:math id="m406">
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Open circuit voltage, V</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G30-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf329">
<mml:math id="m407">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>See <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Eq. 2</xref>, V</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G31-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf330">
<mml:math id="m408">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Cell voltage, V</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G32-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf331">
<mml:math id="m409">
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Total mole fraction of Li in the Li layer of NMC622</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G33-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf332">
<mml:math id="m410">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>
<inline-formula id="inf333">
<mml:math id="m411">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G34-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf334">
<mml:math id="m412">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>See <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Eq. 2</xref>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G35-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf335">
<mml:math id="m413">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Fraction of Li sites in the NMC622 filled with transition metals, <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Eq. 11</xref>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G36-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf336">
<mml:math id="m414">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Fraction of TM sites filled with a transition metal</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G37-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf337">
<mml:math id="m415">
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Coordinate in the porous electrode, cm (See <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>)</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G38-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf338">
<mml:math id="m416">
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>See <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">Eq. 34</xref>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G39-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf339">
<mml:math id="m417">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Symmetry factor</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G40-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf340">
<mml:math id="m418">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>See <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">Eq. 34</xref>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G41-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf341">
<mml:math id="m419">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x393;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x393;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x393;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Tortuosity for the solid and liquid phases in the electrode or separator</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G42-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf342">
<mml:math id="m420">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Porosity of the solid or liquid phase</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G43-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf343">
<mml:math id="m421">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Fraction of the solid phase that is active material</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G44-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf344">
<mml:math id="m422">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Surface overpotential</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G45-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf345">
<mml:math id="m423">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Conductivity in the solid or liquid phase, S/cm</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G46-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf346">
<mml:math id="m424">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>See <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">Eq. 34</xref>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G47-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf347">
<mml:math id="m425">
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Chemical potential of Li filled sites in the Li layer of NMC622, <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Eq. 17</xref>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G48-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf348">
<mml:math id="m426">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3a6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Potential in the solid (1) or liquid (2) phase, V</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G49-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf349">
<mml:math id="m427">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Dimensionless time</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G50-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf350">
<mml:math id="m428">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>Tortuosity, solid (1), electrode liquid phase <inline-formula id="inf351">
<mml:math id="m429">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, separator <inline-formula id="inf352">
<mml:math id="m430">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term id="G51-fenrg.2022.889176">
<inline-formula id="inf353">
<mml:math id="m431">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</term>
<def>
<p>See <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Eq. 2</xref>
</p>
</def>
</def-item>
</def-list>
</sec>
</back>
</article>