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Modelling of Lithium Whisker Dissolution

Werres, Martin Alexander und Latz, Arnulf und Horstmann, Birger (2021) Modelling of Lithium Whisker Dissolution. Virtuelle DPG-Frühjahrstagung des Fachverbandes Oberflächenphysik, 2021-03-01 - 2021-03-04, Deutschland.

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Kurzfassung

In the search for next generation batteries, lithium metal anode research experiences a refreshed attention due to its high theoretical energy density. Focus lies on enhancing the durability of lithium metal anode batteries and eliminating safety concerns. The battery capacity fades over cycling due to continuous SEI buildup, consuming lithium and electrolyte, and the formation of inactive lithium, which is electrically disconnected from the anode. As the surface of the anode is highly irregular and tends to form whisker during charging, experiments show that during discharge, the tip of the whisker is not dissolved and a droplet stays behind inside the SEI shell. We developed a generalized phase-field model of the dissolution in order to gain insights in the droplet formation process. Utilizing non-equilibrium thermodynamics, our phase-field model describes the dissolution of a single lithium whisker by taking the surface tension of lithium metal into account, and the interaction between lithium and the SEI. We are able to predict the nucleation of a Reyleigh instability behind the tip, leading to the formation of an electronically isolated lithium metal droplet.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/147390/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Modelling of Lithium Whisker Dissolution
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Werres, Martin AlexanderMartin.Werres (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7199-4848NICHT 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:1 März 2021
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:lithium metal dissolution, dead lithium, lithium whisker
Veranstaltungstitel:Virtuelle DPG-Frühjahrstagung des Fachverbandes Oberflächenphysik
Veranstaltungsort:Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:1 März 2021
Veranstaltungsende:4 März 2021
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicherung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Speicher
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Werres, Martin Alexander
Hinterlegt am:21 Dez 2021 10:32
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:45

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