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Solid-Electrolyte Interphase During Battery Cycling: Theory of Growth Regimes

von Kolzenberg, Lars und Latz, Arnulf und Horstmann, Birger (2020) Solid-Electrolyte Interphase During Battery Cycling: Theory of Growth Regimes. ChemSusChem, 13 (15), Seiten 3901-3910. Wiley. doi: 10.1002/cssc.202000867. ISSN 1864-5631.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cssc.202000867

Kurzfassung

The capacity fade of modern lithium ion batteries is mainly caused by the formation and growth of the solid–electrolyte interphase (SEI). Numerous continuum models support its understanding and mitigation by studying SEI growth during battery storage. However, only a few electrochemical models discuss SEI growth during battery operation. In this article, a continuum model is developed that consistently captures the influence of open‐circuit potential, current direction, current magnitude, and cycle number on the growth of the SEI. The model is based on the formation and diffusion of neutral lithium atoms, which carry electrons through the SEI. Recent short‐ and long‐term experiments provide validation for our model. SEI growth is limited by either reaction, diffusion, or migration. For the first time, the transition between these mechanisms is modelled. Thereby, an explanation is provided for the fading of capacity with time t of the form tβ with the scaling coefficent β, 0≤β≤1. Based on the model, critical operation conditions accelerating SEI growth are identified.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/139516/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Solid-Electrolyte Interphase During Battery Cycling: Theory of Growth Regimes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
von Kolzenberg, LarsLars.Kolzenberg (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0494-8176NICHT SPEZIFIZIERT
Latz, ArnulfArnulf.Latz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1449-8172NICHT SPEZIFIZIERT
Horstmann, Birgerbirger.horstmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1500-0578NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:18 Mai 2020
Erschienen in:ChemSusChem
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:13
DOI:10.1002/cssc.202000867
Seitenbereich:Seiten 3901-3910
Verlag:Wiley
ISSN:1864-5631
Status:veröffentlicht
Stichwörter:batteries, capacity fading, lithium, solid-electrolyte interphase, continuum modeling
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: von Kolzenberg, Lars
Hinterlegt am:16 Dez 2020 14:13
Letzte Änderung:23 Okt 2023 12:16

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