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Modelling Solid Electrolyte Interphase growth, a Novel Description of Porous Layer Evolution

Single, Fabian und Horstmann, Birger und Latz, Arnulf (2016) Modelling Solid Electrolyte Interphase growth, a Novel Description of Porous Layer Evolution. Bunsentagung 2016, 2016-05-05 - 2016-05-07, Rostock, Deutschland.

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Kurzfassung

During the first charge of a fresh lithium ion battery lithium is intercalated into the negative electrode, typically graphite. Simultaneously the electrode potential is lowered and eventually leaves the electrochemical stability window of the electrolyte which is then reduced. The reduction products precipitate on the electrode, forming an electronically passivating but ion conducting layer. This so called solid electrolyte interphase (SEI) prevents further electrolyte reduction thus enabling large cycle numbers of current lithium batteries [1,2]. We simulate the SEI evolution in a continuum model. Porous electrode theory is employed to describe transport through the porous SEI/electrolyte phase. This enables the simulation and study of porosity fluctuations in the direction of film growth. Similar to previous studies [3,4], we predict SEI thickness evolution. However, our novel approach also results in the prediction two SEI morphology properties. We can relate the porosity of the porous SEI layer to transport parameters. Additionally we predict that thickness of the dense and porous SEI layer are related. Analytic treatment reveals that their relative thickness depends on reaction parameters of SEI formation. Both predictions are experimentally observable and could be used for model validation. References: [1] E. Peled, Journal of The Electrochemical Society 126, 2047 (1979). [2] D. Aurbach, Journal of Power Sources 89, 206 (2000). [3] M. B. Pinson and M. Z. Bazant, Journal of the Electrochemical Society 160, A243 (2012). [4] J. Christensen and J. Newman, Journal of The Electrochemical Society 151, A1977 (2004).

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/109093/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Modelling Solid Electrolyte Interphase growth, a Novel Description of Porous Layer Evolution
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Single, Fabianfabian.single (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Horstmann, Birgerbirger.horstmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1500-0578NICHT SPEZIFIZIERT
Latz, Arnulfarnulf.latz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:5 Mai 2016
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:lithium-ion, battery, graphite, Degradation, SEI
Veranstaltungstitel:Bunsentagung 2016
Veranstaltungsort:Rostock, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:5 Mai 2016
Veranstaltungsende:7 Mai 2016
Veranstalter :Deutsche Bunsen-Gesellschaft für physikalische Chemie e. V.
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: Single, Fabian
Hinterlegt am:07 Dez 2016 11:07
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:14

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