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Correlation of Capacity Fading Processes and Electrochemical Impedance Spectra in Lithium/Sulfur Cells

Risse, Sebastian und Cañas, Natalia Andrea und Wagner, Norbert und Härk, Eneli und Ballauff, M. und Friedrich, Andreas K. (2016) Correlation of Capacity Fading Processes and Electrochemical Impedance Spectra in Lithium/Sulfur Cells. Journal of Power Sources, 323. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.05.032. ISSN 0378-7753.

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Kurzfassung

The capacity fading of lithium/sulfur (Li/S) cells is one major challenge that has to be overcome for a successful commercialization of this electrochemical storage system. Therefore it is essential to detect the major fading mechanisms for further improvements of this system. In this work, the processes leading to fading are analyzed in terms of a linear four state model and correlated to the distribution of relaxation times calculated with a modified Levenberg-Marquardt algorithm. Additionally, the Warburg impedance and the solution resistance are also obtained by the same algorithm. The detailed analysis of intermediate states during the first cycle gives the distinction between relaxation processes at the sulfur cathode and at the lithium anode. The influence of the polysulfides on the impedance parameters was evaluated using symmetric cells; this yields a good correlation with the results obtained from the first discharge/charge experiment. A fast and a slow capacity fading process are observed for the charge and the discharge during 50 cycles. The fast fading process can be assigned to Faradaic reactions at the lithium anode.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/104390/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Correlation of Capacity Fading Processes and Electrochemical Impedance Spectra in Lithium/Sulfur Cells
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Risse, Sebastiansebastian.risse (at) helmholtz-berlin.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cañas, Natalia Andreanatalia.canas (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, Norbertnorbert.wagner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2596-8689NICHT SPEZIFIZIERT
Härk, Enelieneli.haerk (at) helmholtz-berlin.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ballauff, M.HZ BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Andreas K.andreas.friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum: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:323
DOI:10.1016/j.jpowsour.2016.05.032
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:lithium sulfur battery, capacity fading, electrochemical impedance spectroscopy, Levenberg-Marquardt algorithm, distribution of relaxation time
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 > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Wagner, Dr.rer.nat. Norbert
Hinterlegt am:22 Nov 2016 08:49
Letzte Änderung:22 Jun 2023 10:14

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