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Manufacturing Process for Improved Ultra‐Thick Cathodes in High‐Energy Lithium‐Ion Batteries

Kremer, Lea und Hoffmann, Alice und Danner, Timo und Hein, Simon und Prifling, Benedikt und Westhoff, Daniel und Dreer, Christian und Latz, Arnulf und Schmidt, Volker und Wohlfahrt-Mehrens, Margret (2019) Manufacturing Process for Improved Ultra‐Thick Cathodes in High‐Energy Lithium‐Ion Batteries. Energy Technology (190016). Wiley. doi: 10.1002/ente.201900167. ISSN 2194-4288.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Offizielle URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ente.201900167

Kurzfassung

The effect of the mixing and drying process on the microstructure of ultra‐thick NCM 622 cathodes (50 mg cm−2, 8 mAh cm−2) and its implication for battery performance is investigated. It is observed that the shear force during the mixing process significantly influences the resulting microstructure with regard to binder migration during the drying process. Based on the information extracted from scanning electron microscopy–energy dispersive X‐ray spectroscopy (SEM–EDX) cross sections, the carbon binder domain (CBD) is distributed in the pore space of virtual electrodes generated by a stochastic 3D microstructure model. Simulations predict a CBD configuration that leads to optimal performance of the electrode. Furthermore, it is shown that a low drying rate has a beneficial influence toward the rate capability of the ultra‐thick cathodes. The specific energy of an ultra‐thick cathode is 18% higher compared with a cathode prepared according to the state of the art. With an improved process in a pilot scale, the advantage can be kept up to current densities of at least 3 mA cm−².

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/132131/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Manufacturing Process for Improved Ultra‐Thick Cathodes in High‐Energy Lithium‐Ion Batteries
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kremer, LeaZSW UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoffmann, AliceZSW UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Danner, TimoTimo.Danner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Hein, SimonSimon.Hein (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6728-9983NICHT SPEZIFIZIERT
Prifling, BenediktUniversity of UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Westhoff, DanielUniversity of UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dreer, ChristianZSW UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Latz, ArnulfArnulf.Latz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1449-8172NICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, VolkerUniversity of UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wohlfahrt-Mehrens, MargretZSWNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:17 April 2019
Erschienen in:Energy Technology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1002/ente.201900167
Verlag:Wiley
ISSN:2194-4288
Status:veröffentlicht
Stichwörter:battery; production; mixing; thick electrodes;
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 15:42
Letzte Änderung:19 Dez 2019 15:42

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