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Understanding Electrolyte Filling of Lithium-Ion Battery Electrodes on the Pore Scale Using the Lattice Boltzmann Method

Lautenschläger, Martin und Prifling, Benedikt und Kellers, Benjamin und Weinmiller, Julius und Danner, Timo und Schmidt, Volker und Latz, Arnulf (2022) Understanding Electrolyte Filling of Lithium-Ion Battery Electrodes on the Pore Scale Using the Lattice Boltzmann Method. Batteries & Supercaps, 5 (7), e202200090. Wiley. doi: 10.1002/batt.202200090. ISSN 2566-6223.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
6MB

Offizielle URL: https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/batt.202200090

Kurzfassung

Electrolyte filling is a time-critical step during battery manufacturing that also affects battery performance. The underlying physical phenomena mainly occur on the pore scale and are hard to study experimentally. Therefore, here, the lattice Boltzmann method is used to study the filling of realistic 3D lithium-ion battery cathodes. Electrolyte flow through the nanoporous binder is modelled adequately. Besides process time, the influences of particle size, binder distribution, volume fraction and wetting behavior of active material and binder are investigated. Optimized filling conditions are discussed by pressure-saturation relationships. It is shown how the influencing factors affect the electrolyte saturation. The amount and distribution of entrapped residual gas are analyzed in detail. Both can adversely affect the battery performance. The results indicate how the filling process, the final electrolyte saturation, and also the battery performance can be optimized by adapting process parameters as well as electrode and electrolyte design.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/188842/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Understanding Electrolyte Filling of Lithium-Ion Battery Electrodes on the Pore Scale Using the Lattice Boltzmann Method
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lautenschläger, MartinMartin.Lautenschlaeger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3266-4218NICHT SPEZIFIZIERT
Prifling, BenediktUniversity of Ulmhttps://orcid.org/0000-0002-2952-0208NICHT SPEZIFIZIERT
Kellers, Benjaminbenjamin.kellers (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weinmiller, Juliusjulius.weinmiller (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Danner, TimoTimo.Danner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, VolkerUniversity of UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Latz, Arnulfarnulf.latz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1449-8172NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:30 März 2022
Erschienen in:Batteries & Supercaps
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:5
DOI:10.1002/batt.202200090
Seitenbereich:e202200090
Verlag:Wiley
ISSN:2566-6223
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Strukturaufgelöste Batteriesimulation
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: Lautenschläger, Martin
Hinterlegt am:21 Okt 2022 17:13
Letzte Änderung:21 Okt 2022 17:13

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