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On the influence of nucleation and growth of S8 and Li2S in lithium-sulfur batteries

Danner, Timo und Latz, Arnulf (2019) On the influence of nucleation and growth of S8 and Li2S in lithium-sulfur batteries. Electrochimica Acta (322), Seite 134719. Elsevier. doi: 10.1016/j.electacta.2019.134719. ISSN 0013-4686.

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2MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468619315907?via%3Dihub

Kurzfassung

Lithium-sulfur (Li–S) batteries have the potential to outperform state-of-the-art lithium-ion batteries. One of the bottle necks is the limited power density which most conversion based systems have in common. One of the reasons is the formation of solid, insulating charge and discharge products which passivate active surfaces during operation of the cell. In depth knowledge of the formation and dissolution is needed in order to develop counter-measures overcoming the current limitations. In this article we present a continuum model of Li–S batteries including a detailed description of the formation and dissolution of solid particles based on the classical theory of nucleation and growth. By evolving a particle size distribution of the Li2S and S8 phase we are able to provide a qualitative description of the resulting particle morphology as well as their effect on active surface areas and transport processes. Results of the simulations are in agreement with experimental data published in the literature. We perform intensive parameter studies which provide guidelines for the development of surface modifications enabling a spatial control of solid discharge product precipitation resulting in improved battery performance.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/132132/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:On the influence of nucleation and growth of S8 and Li2S in lithium-sulfur batteries
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Danner, TimoTimo.Danner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Latz, Arnulfarnulf.latz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1449-8172NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:23 August 2019
Erschienen in:Electrochimica Acta
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.electacta.2019.134719
Seitenbereich:Seite 134719
Verlag:Elsevier
ISSN:0013-4686
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Lithium-sulfur batteries; Continuum modeling; Nucleation and growth; Carbon doping; Spatial control
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 15:43
Letzte Änderung:31 Okt 2023 13:59

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