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Degradation Effects in Metal-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 (2021) Degradation Effects in Metal-Sulfur Batteries. ACS Applied Energy Materials, 4 (3), Seiten 2365-2376. American Chemical Society (ACS). doi: 10.1021/acsaem.0c02888. ISSN 2574-0962.

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3MB

Offizielle URL: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaem.0c02888

Kurzfassung

Metal–sulfur (Me–S) batteries are one of the most promising battery technologies and might even outperform future Li-ion batteries. However, these systems generally show a relatively fast capacity loss, low power density, and fast self-discharge. Furthermore, the underlying mechanisms are insufficiently understood, making it difficult to systematically improve cell performance. In the present study, we use a pseudo-two-dimensional continuum model to analyze the degradation behavior during cycling of Li–S and Mg–S batteries. The simulations reproduce charge and discharge curves of both systems and allow detailed investigations on the influence of material properties on degradation mechanisms. Special attention is paid to the redistribution of active sulfur during cycling and its effect on long-term stability. Finally, we demonstrate the application of the model for qualitative predictions of battery performance and lifetime of cathode designs with improved sulfur loading.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/147591/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Degradation Effects in Metal-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, ZhirongKarlsruhe Institute of Technology (KIT)https://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, MaximilianKarlsruhe Institute of Technology (KIT)https://orcid.org/0000-0002-7127-1823NICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Latz, ArnulfArnulf.Latz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 März 2021
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:4
DOI:10.1021/acsaem.0c02888
Seitenbereich:Seiten 2365-2376
Verlag:American Chemical Society (ACS)
ISSN:2574-0962
Status:veröffentlicht
Stichwörter:metal−sulfur continuum modeling polysulfide shuttle degradation lithium−sulfur
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: Danner, Timo
Hinterlegt am:23 Dez 2021 21:12
Letzte Änderung:01 Apr 2022 03:00

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