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Investigation of Magnesium-Sulfur Batteries using Electrochemical Impedance Spectroscopy

Häcker, Joachim und Danner, Christian und Sievert, Brigitta und Biswas, Indro und Zhao-Karger, Zhirong und Wagner, Norbert und Friedrich, Kaspar Andreas (2020) Investigation of Magnesium-Sulfur Batteries using Electrochemical Impedance Spectroscopy. Electrochimica Acta, 338, Seite 135787. Elsevier. doi: 10.1016/j.electacta.2020.135787. ISSN 0013-4686.

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Kurzfassung

The present study aims to fundamentally understand the magnesium-sulfur battery and the interfacial processes involved. Therefore, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was carried out on symmetrical Mg/Mg and S/S cells as well as on full Mg/S cells. Besides the electrochemical behavior at the open-circuit voltage (OCV), the impedance evolution during the first discharge has been investigated at equidistant states of charge (SOC) and different temperatures. It was confirmed that sulfur species diffuse into the electrolyte, causing initial self-discharge and contributing to the solid electrolyte interphase (SEI) formation, even during the early stages of discharge. In fact, elevated temperatures further boost the self-discharge, but on the other hand significantly enhance the magnesium sulfide formation. Besides sulfur species, magnesium fluoride was found to be a main SEI component on both, anode and cathode side. According to these findings, equivalent circuit models (ECM) are proposed, indicating the formation of a high resistance passivation layer on the magnesium electrode as well as a rather slow cathodic charge transfer and sluggish MgS nucleation kinetics at the sulfur electrode

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/137044/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Investigation of Magnesium-Sulfur Batteries using Electrochemical Impedance Spectroscopy
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Häcker, JoachimJoachim.Haecker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2031-9898NICHT SPEZIFIZIERT
Danner, Christianchristian.danner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sievert, BrigittaBrigitta.Sievert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0860-842XNICHT SPEZIFIZIERT
Biswas, IndroIndro.Biswas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6815-4204NICHT SPEZIFIZIERT
Zhao-Karger, Zhirongzhirong.zhao-karger (at) kit.eduhttps://orcid.org/0000-0002-7233-9818NICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, NorbertNorbert.Wagner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2596-8689NICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 Januar 2020
Erschienen in:Electrochimica Acta
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:338
DOI:10.1016/j.electacta.2020.135787
Seitenbereich:Seite 135787
Verlag:Elsevier
ISSN:0013-4686
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Magnesium-sulfur battery, Electrochemical impedance spectroscopy, Distribution of relaxation times, X-ray photoelectron spectroscopy, SEI formation, Adsorption layer, Self-discharge, Nucleation kinetics
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 > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Häcker, Joachim
Hinterlegt am:04 Dez 2020 14:32
Letzte Änderung:23 Okt 2023 13:34

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