Bolay, Linda and Schmitt, Tobias and Hein, Simon and Mendoza-Hernandez, Omar and Hosono, Eiji and Asakura, Daisuke and Kinoshita, Koichi and Matsuda, Hirofumi and Umeda, Minoru and Sone, Yoshitsugu and Latz, Arnulf and Horstmann, Birger (2022) Microstructure-resolved degradation simulation of lithium-ion batteries in space applications. Journal of Power Sources Advances. Elsevier. doi: 10.1016/j.powera.2022.100083. ISSN 2666-2485.
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Official URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666248522000014
Abstract
In-orbit satellite REIMEI, developed by the Japan Aerospace Exploration Agency, has been relying on off-the-shelf Li-ion batteries since its launch in 2005. The performance and durability of Li-ion batteries is impacted by various degradation mechanisms, one of which is the growth of the solid-electrolyte interphase (SEI). In this article, we analyse the REIMEI battery and parameterize a full-cell model with electrochemical cycling data, computer tomography images, and capacity fading experiments using image processing and surrogate optimization. We integrate a recent model for SEI growth into a full-cell model and simulate the degradation of batteries during cycling. To validate our model, we use experimental and in-flight data of the satellite batteries. Our combination of SEI growth model and microstructure-resolved 3D simulation shows, for the first time, experimentally observed inhomogeneities in the SEI thickness throughout the negative electrode for the degraded cells
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/187196/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | Microstructure-resolved degradation simulation of lithium-ion batteries in space applications | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | March 2022 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | Journal of Power Sources Advances | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1016/j.powera.2022.100083 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | Elsevier | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 2666-2485 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | Li-ion battery, Solid-electrolyte interphase, REIMEI satellite, Degradation model, Microstructure-resolved simulation, Parameter identification | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Materials and Technologies for the Energy Transition | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Chemical Energy Carriers | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | E SP - Energy Storage | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | E - Electrochemical Processes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Ulm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Engineering Thermodynamics > Computational Electrochemistry | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Bolay, Linda | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 22 Jul 2022 15:13 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 26 Jul 2022 12:44 |
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