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Thick electrodes for Li-ion batteries: A model based analysis

Danner, Timo und Singh, Madhav und Hein, Simon und Kaiser, Jörg und Latz, Arnulf (2016) Thick electrodes for Li-ion batteries: A model based analysis. Journal of Power Sources, 334, Seiten 191-201. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.09.143. ISSN 0378-7753.

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7MB

Offizielle URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775316313337

Kurzfassung

Li-ion batteries are commonly used in portable electronic devices due to their outstanding energy and power density. A remaining issue which hinders the breakthrough e.g. in the automotive sector is the high production cost. For low power applications, such as stationary storage, batteries with electrodes thicker than 300 \textmu m were suggested. High energy densities can be attained with only a few electrode layers which reduces production time and cost. However, mass and charge transport limitations can be severe at already small C-rates due to long transport pathways. In this article we use a detailed 3D micro-structure resolved model to investigate limiting factors for battery performance. The model is parametrized with data from the literature and dedicated experiments and shows good qualitative agreement with experimental discharge curves of thick NMC-graphite Li-ion batteries. The model is used to assess the effect of inhomogeneities in carbon black distribution and gives answers to the possible occurrence of lithium plating during battery charge. Based on our simulations we can predict optimal operation strategies and improved design concepts for future Li-ion batteries employing thick electrodes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/106393/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Thick electrodes for Li-ion batteries: A model based analysis
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Danner, TimoTimo.Danner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Singh, MadhavNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hein, Simonsimon.hein (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6728-9983NICHT SPEZIFIZIERT
Kaiser, JörgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Latz, Arnulfarnulf.latz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 September 2016
Erschienen in:Journal of Power Sources
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:334
DOI:10.1016/j.jpowsour.2016.09.143
Seitenbereich:Seiten 191-201
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Li-ion batteries, continuum modeling, micro-structure resolved simulation, thick electrodes
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Speicher und vernetzte Infrastrukturen
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicher
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E EV - Energieverfahrenstechnik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (Batterien) (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Danner, Timo
Hinterlegt am:13 Okt 2016 10:14
Letzte Änderung:21 Nov 2023 13:56

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