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Evaluation of electrochemical impedance spectra of metal-air batteries (Li-air/Zn-air) for aqueous electrolytes

Kube, Alexander und Strunz, Werner und Wagner, Norbert und Friedrich, Kaspar Andreas (2021) Evaluation of electrochemical impedance spectra of metal-air batteries (Li-air/Zn-air) for aqueous electrolytes. Electrochimica Acta, 396. Elsevier. doi: 10.1016/j.electacta.2021.139261. ISSN 0013-4686.

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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013468621015516

Kurzfassung

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) is a powerful tool for investigating electrochemical systems such as fuel-cells and batteries. But because of the overlapping of processes due to similar time constants, it is necessary to understand the system well to set up a correct equivalent circuit for analysis of the measured spectra. Distribution of relaxation times (DRT) offers a model-free approach for impedance analysis. In this work DRT was used to analyze a Ni/Co3O4 gas diffusion electrode (GDE) for metal-air batteries. To identify the corresponding process for the identified peaks temperature, current density, gas composition, electrolyte concentration and electrode material composition were varied. In total five processes could be identified. Four were observed both during oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER). A fifth could only be recognized during OER. In particular the charge transfer coupled with an adsorption process and the porous structure could be identified. Furthermore, it could be shown that having a bimodal pore size distribution, consisting of two different materials, the correct calculation of the DRT spectra is inhibited, resulting in two peaks instead of the characteristic number of peaks that are getting smaller towards smaller time constants.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/144794/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Evaluation of electrochemical impedance spectra of metal-air batteries (Li-air/Zn-air) for aqueous electrolytes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kube, AlexanderAlexander.Kube (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8042-326XNICHT SPEZIFIZIERT
Strunz, WernerZahner-elektrikNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, NorbertNorbert.Wagner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2596-8689NICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 November 2021
Erschienen in:Electrochimica Acta
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:396
DOI:10.1016/j.electacta.2021.139261
Verlag:Elsevier
ISSN:0013-4686
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Electrochemical impedance spectroscopyZn-air batteryDistribution of relaxation times
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HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
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DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Kube, Alexander
Hinterlegt am:23 Dez 2021 15:31
Letzte Änderung:23 Dez 2021 15:31

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