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Identification of the Underlying Processes in Impedance Response of Sulfur/Carbon Composite Cathodes at Different SOC

Gerle, Martina und Wagner, Norbert und Häcker, Joachim und Nojabaee, Maryam und Friedrich, Kaspar Andreas (2022) Identification of the Underlying Processes in Impedance Response of Sulfur/Carbon Composite Cathodes at Different SOC. Journal of The Electrochemical Society, 169 (3), 030505. Electrochemical Society, Inc.. doi: 10.1149/1945-7111/ac56a4. ISSN 0013-4651.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945-7111/ac56a4

Kurzfassung

For lithium-sulfur batteries, porous carbon/sulfur composite cathodes are the primary solution to compensate the non-conductive nature of sulfur. The composition and structure of this class of cathodes are crucial to the electrochemical performance, achieved energy density and the stability of the cell. Electrochemical impedance spectroscopy is employed to investigate and correlate the electrochemical performance of lithium-sulfur batteries to the composition and microstructure of differently fabricated carbon/sulfur composite cathodes. A transmission line model is applied to identify different underlying electrochemical processes appearing in the impedance response of a range of porous carbon/sulfur cathodes. The integration of a lithium ring serving as a counter electrode coupled with advanced wiring has allowed an artifact-free recording of the cathode impedance at different states of charge with the aim to investigate the evolution of impedance during discharge/charge and the kinetics of charge transfer depending on the infiltration method and the utilized carbon host. It is shown that impedance response of this class of cathodes is highly diverse and the plausible underlying processes are discussed in details. To this end, quasi-solid-state and various polysulfide-based charge transfer mechanisms are identified and their time constants are reported.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/193061/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Identification of the Underlying Processes in Impedance Response of Sulfur/Carbon Composite Cathodes at Different SOC
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gerle, MartinaMartina.Gerle (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2492-8367NICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, NorbertNorbert.Wagner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2596-8689NICHT SPEZIFIZIERT
Häcker, JoachimJoachim.Haecker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2031-9898NICHT SPEZIFIZIERT
Nojabaee, MaryamMaryam.Nojabaee (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5225-3526NICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2968-5029NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:3 März 2022
Erschienen in:Journal of The Electrochemical Society
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:169
DOI:10.1149/1945-7111/ac56a4
Seitenbereich:030505
Verlag:Electrochemical Society, Inc.
Name der Reihe:Focus Issue on Women in Electrochemistry
ISSN:0013-4651
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Electrochemical impedance spectroscopy, EIS, DRT, sulfur cathode, porous electrode, Li-S battery, kinetics, relaxation time
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
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Gerle, Martina
Hinterlegt am:12 Jan 2023 20:21
Letzte Änderung:28 Jun 2023 14:00

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