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Microstructure-resolved degradation simulation of lithium-ion batteries in space applications

Bolay, Linda und Schmitt, Tobias und Hein, Simon und Mendoza-Hernandez, Omar und Hosono, Eiji und Asakura, Daisuke und Kinoshita, Koichi und Matsuda, Hirofumi und Umeda, Minoru und Sone, Yoshitsugu und Latz, Arnulf und 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.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666248522000014

Kurzfassung

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

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/187196/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Microstructure-resolved degradation simulation of lithium-ion batteries in space applications
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bolay, LindaLinda.Bolay (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmitt, TobiasTobias.Schmitt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4240-679XNICHT SPEZIFIZIERT
Hein, SimonSimon.Hein (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6728-9983NICHT SPEZIFIZIERT
Mendoza-Hernandez, Omaromar.mendoza (at) jaxa.jpNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hosono, EijiNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), 1-1-1 Umezono, Tsukuba, Ibaraki 305-8568, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Asakura, DaisukeNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), 1-1-1 Umezono, Tsukuba, Ibaraki 305-8568, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kinoshita, KoichiNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), 1-1-1 Umezono, Tsukuba, Ibaraki 305-8568, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Matsuda, HirofumiNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), 1-1-1 Umezono, Tsukuba, Ibaraki 305-8568, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Umeda, MinoruNagaoka University of Technology, Department of Materials Science and Technology, 1603-1 Kamitomioka, Nagaoka, Niigata 940-2188, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sone, Yoshitsugusone.yoshitsugu (at) jaxa.jpNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Latz, ArnulfArnulf.Latz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Horstmann, Birgerbirger.horstmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1500-0578NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:März 2022
Erschienen in:Journal of Power Sources Advances
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.powera.2022.100083
Verlag:Elsevier
ISSN:2666-2485
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Li-ion battery, Solid-electrolyte interphase, REIMEI satellite, Degradation model, Microstructure-resolved simulation, Parameter identification
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Bolay, Linda
Hinterlegt am:22 Jul 2022 15:13
Letzte Änderung:26 Jul 2022 12:44

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