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Insights into Self-Discharge of Lithium- and Magnesium-Sulfur Batteries

Richter, Raphael und Häcker, Joachim und Zhao-Karger, Zhirong und Danner, Timo und Wagner, Norbert und Fichtner, Maximilian und Friedrich, Kaspar Andreas und Latz, Arnulf (2020) Insights into Self-Discharge of Lithium- and Magnesium-Sulfur Batteries. ACS Applied Energy Materials, 3 (9), Seiten 8457-8474. American Chemical Society (ACS). doi: 10.1021/acsaem.0c01114. ISSN 2574-0962.

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4MB

Offizielle URL: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsaem.0c01114

Kurzfassung

Magnesium–sulfur (Mg–S) batteries represent a very promising emerging cell chemistry. However, developments in Mg–S batteries are in an early stage, and the system exhibits problems similar to those of early lithium–sulfur (Li–S) batteries. The significant challenges are the low Coulombic efficiency and short cycle life of Mg–S batteries, mainly associated with the well-known polysulfide shuttle. An obvious result of this phenomenon is the rapid self-discharge of Mg–S batteries. In this article, we present a multiscale simulation framework for metal–sulfur batteries. In our approach, we provide a continuum description of chemical and electrochemical processes at the positive and negative electrodes. In combination with a one-dimensional (1D) model for the transport of dissolved species in the electrolyte, this approach allows us to reproduce and interpret experimental data measured on Li–S and Mg–S batteries. We focus on the common properties of Li–S and Mg–S batteries as well as on the key differences causing the much more rapid self-discharge of the Mg system. We identify side reactions on the anode surface as a limiting process, while other factors, such as the mobility of dissolved species and solid-phase kinetics, play a minor role.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/139590/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Insights into Self-Discharge of Lithium- and Magnesium-Sulfur Batteries
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Richter, RaphaelRaphael.Richter (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Häcker, JoachimJoachim.Haecker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2031-9898NICHT SPEZIFIZIERT
Zhao-Karger, Zhirongzhirong.zhao-karger (at) kit.eduhttps://orcid.org/0000-0002-7233-9818NICHT SPEZIFIZIERT
Danner, TimoTimo.Danner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, NorbertNorbert.Wagner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2596-8689NICHT SPEZIFIZIERT
Fichtner, Maximilianm.fichtner (at) kit.eduhttps://orcid.org/0000-0002-7127-1823NICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Latz, Arnulfarnulf.latz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1449-8172NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:14 August 2020
Erschienen in:ACS Applied Energy Materials
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:3
DOI:10.1021/acsaem.0c01114
Seitenbereich:Seiten 8457-8474
Verlag:American Chemical Society (ACS)
ISSN:2574-0962
Status:veröffentlicht
Stichwörter:lithium−sulfur battery magnesium−sulfur battery modeling meso-/microporous carbon self-discharge
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: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Danner, Timo
Hinterlegt am:16 Dez 2020 21:06
Letzte Änderung:24 Okt 2023 10:52

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