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Growth of the Solid-Electrolyte Interphase: Electron Diffusion versus Solvent Diffusion

Köbbing, Lukas und Latz, Arnulf und Horstmann, Birger (2023) Growth of the Solid-Electrolyte Interphase: Electron Diffusion versus Solvent Diffusion. Journal of Power Sources, Seite 232651. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2023.232651. ISSN 0378-7753.

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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775323000265?via%3Dihub#d1e3235

Kurzfassung

The solid-electrolyte interphase (SEI) substantially influences the lifetime of lithium-ion batteries. Nevertheless, the transport mechanism responsible for the long-term growth of the SEI remains controversial. This study aims at discussing the characteristic time and state-of-charge dependence of SEI growth mediated by electron diffusion versus solvent diffusion. We describe both transport mechanisms with continuum models and compare them to experimental results. We show that electron diffusion can explain both the observed state-of-charge dependence and the time dependence. In contrast, we demonstrate that solvent diffusion can reproduce either the state-of-charge dependence or the time dependence of capacity fade. There is no intermediate regime where solvent diffusion can explain both dependencies simultaneously. Furthermore, we emphasize the crucial role of anode voltage and state-of-charge on SEI growth in general. Due to self-discharge, this dependence can explain deviations from the typical square-root behavior in the time domain. We conclude that electron diffusion is the relevant process leading to the state-of-charge dependent SEI growth. Further experiments are needed to investigate the reason for contributions to the capacity fade that are independent of the state-of-charge.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/190569/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Growth of the Solid-Electrolyte Interphase: Electron Diffusion versus Solvent Diffusion
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Köbbing, LukasLukas.Koebbing (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1806-6732148961040
Latz, ArnulfArnulf.Latz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1449-8172NICHT SPEZIFIZIERT
Horstmann, Birgerbirger.horstmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1500-0578148961042
Datum:30 März 2023
Erschienen in:Journal of Power Sources
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.jpowsour.2023.232651
Seitenbereich:Seite 232651
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:continuum modeling, lithium-ion batteries, solid-electrolyte interphase (SEI), transport mechanisms
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, E - Elektrochemische Speicher
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Köbbing, Lukas
Hinterlegt am:12 Dez 2022 19:35
Letzte Änderung:18 Dez 2023 18:09

Verfügbare Versionen dieses Eintrags

  • Growth of the Solid-Electrolyte Interphase: Electron Diffusion versus Solvent Diffusion. (deposited 12 Dez 2022 19:35) [Gegenwärtig angezeigt]

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