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Optimization of Magnesium-Sulfur Batteries by Innovative Material Development (MagSiMal)

Häcker, Joachim und Rommel, Tobias und Zhao-Karger, Zhirong und Schwan, Marina und Hahn, Matthias und Kampmann, Felix und Gayretli, Eren und Schlosser, Anja und Nojabaee, Maryam (2022) Optimization of Magnesium-Sulfur Batteries by Innovative Material Development (MagSiMal). 4TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON MAGNESIUM BATTERIES (MAGBATT IV), 6.-8. September 2022, Ulm, Deutschland.

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Kurzfassung

Among the numerous post-lithium battery systems, the magnesium-sulfur battery represents a promising candidate due to its high energy density, improved safety and abundance of the applied raw materials. However, despite intensive research and promising achievements in recent years, the Mg-S battery is still in its infancy facing fundamental challenges like the polysulfide shuttle, sluggish kinetics and parasitic anode reaction resulting in detrimental passivation of the magnesium metal surface and consequential low efficiency. To tackle the bottlenecks, different material design approaches were pursued in the framework of the MagSiMal project (funded by BMBF). The retention of sulfur species was intended to be achieved by different cathode preparation routes (mechanical intrusion, melt and gas phase infiltration), tailored cathode structures (additives, aerogels, meso- and microporous carbons) and coated separators. Parasitic reactions on the anode side - namely ongoing reduction of electrolyte and sulfur species - were mitigated by an organic and inorganic artificial SEI and in-situ SEI-forming electrolyte additives. In addition, thin anodes were prepared via sputtering to reduce the magnesium excess and enhance the energy density. Finally, Mg-S pouch cells with enhanced capacity were realized showing the general suitability of the pursued approaches. However, the remaining high overpotentials, severe self-discharge and significant capacity fading query the whole Mg-S concept - thus future research directions, realistic targets and potential applications are critically discussed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/190185/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Zusätzliche Informationen:Summary/overview of the BMBF-project MagSiMal and its partners.
Titel:Optimization of Magnesium-Sulfur Batteries by Innovative Material Development (MagSiMal)
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Häcker, JoachimJoachim.Haecker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2031-9898NICHT SPEZIFIZIERT
Rommel, TobiasT.Rommel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8945-4444NICHT SPEZIFIZIERT
Zhao-Karger, Zhirongzhirong.zhao-karger (at) kit.eduhttps://orcid.org/0000-0002-7233-9818NICHT SPEZIFIZIERT
Schwan, MarinaMarina.Schwan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hahn, MatthiasMatthias.Hahn (at) el-cell.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kampmann, Felixkampmfli (at) schaeffler.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gayretli, Ereneren.gayretli (at) isit.fraunhofer.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schlosser, Anjaanja.schlosser (at) customcells.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nojabaee, MaryamMaryam.Nojabaee (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5225-3526NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 September 2022
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Magnesium-Sulfur Battery, Magnesium-Schwefel Batterie, Electrolyte, Coated Separators, Cathode Additives, Aerogels, Operando Analysis, Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS, UVVis Spectroscopy, Polysulfide Shuttle, Artificial Solid Electrolyte Interface, SEI, MagSiMal, BMBF, Project summary
Veranstaltungstitel:4TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON MAGNESIUM BATTERIES (MAGBATT IV)
Veranstaltungsort:Ulm, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:6.-8. September 2022
Veranstalter :Karlsruhe Institut für Technologie (KIT), Post-Lithium Storage Cluster (PoLiS)
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, E - Elektrochemische Prozesse, E - Materialen für die elektrochemische Energiespeicherung
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Institut für Werkstoff-Forschung > Aerogele und Aerogelverbundwerkstoffe
Hinterlegt von: Häcker, Joachim
Hinterlegt am:18 Nov 2022 12:42
Letzte Änderung:12 Dez 2022 18:20

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