Westhoff, Daniel und Danner, Timo und Hein, Simon und Scurtu, Rares und Kremer, Lea und Hoffmann, Alice und Hilger, Andre und Manke, Ingo und Wohlfahrt-Mehrens, Margret und Latz, Arnulf und Schmidt, Volker (2019) Analysis of microstructural effects in multi-layer lithium-ion battery cathodes. Materials Characterization (151), Seiten 166-174. Elsevier. doi: 10.1016/j.matchar.2019.02.031. ISSN 1044-5803.
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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1044580318319089?via%3Dihub
Kurzfassung
A possible way to increase the energy density in lithium-ion batteries, and, at the same time, reduce the production costs, is to use thicker electrodes. However, transport limitations can occur in thick electrodes, leading to a drawback in performance. A way to mitigate this problem is a more sophisticated microstructure of the electrode, using, e.g., structural gradients. This can, for instance, be achieved by multi-layer casting, i.e., casting and drying of a first layer, and then adding a second layer. An important question is how the interface between the two layers is shaped and how the corresponding microstructure influences the electrochemical performance. In the present paper, two different two-layer cathodes are analyzed and compared to single-layer cathodes of the same thickness. The analysis involved tomographic imaging, a statistical analysis of the 3D microstructure of the active material particle systems with a focus on the interface between the layers, and electrochemical characterization of the active material systems using experimental measurements as well as electrochemical simulations. The analysis showed that at the interface the connectivity of active material particles decreases, which results in higher electric resistivity. This effect is stronger if an intermediate calendering step is performed, i.e., the first layer is calendered before casting the second layer.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/132129/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | Analysis of microstructural effects in multi-layer lithium-ion battery cathodes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | 5 März 2019 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | Materials Characterization | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1016/j.matchar.2019.02.031 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seitenbereich: | Seiten 166-174 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | Elsevier | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 1044-5803 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | Lithium-ion batteries; Multi-layer electrodes; Microstructure; Tomography; Image analysis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Forschungsbereich: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programm: | Speicher und vernetzte Infrastrukturen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programmthema: | Elektrochemische Energiespeicher | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Schwerpunkt: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Forschungsgebiet: | E SP - Energiespeicher | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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: | 19 Dez 2019 15:41 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 01 Jan 2023 03:00 |
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