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Modelling and Simulation of Zinc-Air Batteries with Aqueous Electrolytes

Clark, Simon und Horstmann, Birger und Latz, Arnulf (2016) Modelling and Simulation of Zinc-Air Batteries with Aqueous Electrolytes. MODVAL 13, 2016-03-22 - 2016-03-23, Lausanne, Schweiz. (nicht veröffentlicht)

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Kurzfassung

Primary zinc-air batteries have long been an industry standard for low-power applications like hearing aids. Their high theoretical specific energy (1086 Wh ∙ kg-1), use of cheap and non-hazardous materials, and superior operational safety make secondary zinc-air batteries desirable for emerging markets such as electric vehicles or grid storage. But effects including poor cycling stability of the anode, carbonate formation in the alkaline electrolyte, and the lack of a suitable bi-functional air catalyst have limited their use. The Horizon 2020 project Zinc Air Secondary (ZAS!) aims to develop a high-performance rechargeable zinc-air battery capable of achieving more than 1000 cycles. Modelling and simulation of novel cell materials and architectures provides crucial support towards achieving this goal. We have developed a 1D finite volume continuum model implemented in MATLAB. Our model includes a thermodynamically consistent description of mass transport in concentrated ternary electrolytes, multi-phase coexistence in porous media, and reaction kinetics with considerations for anode passivation due to types I and II ZnO, among other effects. Within this framework, we simulate cell performance and lifetime considering various material com-positions and cell architectures. Initial results show that inhomogeneous Zn dissolution and ZnO precipitation in 32 wt% KOH may lead to significant mass transport limitations, particularly at higher current densi-ties. Furthermore, under certain operating conditions type II ZnO may form on the zinc elec-trode surface, permanently shutting down the cell. To address these issues and improve overall performance the effects

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/109303/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Modelling and Simulation of Zinc-Air Batteries with Aqueous Electrolytes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Clark, Simonsimon.clark (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:2016
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:nicht veröffentlicht
Stichwörter:Zinc-Air Battery, Modeling, Simulation, Energy Storage
Veranstaltungstitel:MODVAL 13
Veranstaltungsort:Lausanne, Schweiz
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:22 März 2016
Veranstaltungsende:23 März 2016
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: Clark, Joseph Simon
Hinterlegt am:13 Dez 2016 08:58
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:14

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