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Influences of mechanical and structural properties of carbon aerogels on specific capacity in lithium-sulfur batteries

Kröner, Jessica und Schwan, Marina und Rommel, Tobias und Nojabaee, Maryam und Milow, Barbara (2023) Influences of mechanical and structural properties of carbon aerogels on specific capacity in lithium-sulfur batteries. 2nd International Conference on Aerogel-Inspired Materials, 2023-09-27 - 2023-09-29, San Sebastian, Spanien.

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Kurzfassung

Carbon aerogels (CA) are highly porous, electrically conductive materials with tunable micro- and mesoporosity, as well as surface area and envelope density. Their properties are defined by the sol-gel process of their organic precursors and the carbonization conditions. Due to their well tunable properties they are very attractive as a cathode material for lithium-sulfur batteries. One of the challenges in lithium-sulfur batteries is the capacity loss induced by the polysulfide shuttle effect. Ultramicroporous (pores smaller 1 nm) carbon aerogels as conductive matrices embedding sulfur are able to suppress the polysulfide shuttle effect, maintaining 80% (about 1000 mA·h·g(S)−1) and 70% (about 800 mA·h·g(S)−1) of the initial discharge capacity after 200 cycles at a rate of 0.3C in carbonate and ether-based electrolytes, respectively. The conversion reaction of sulfur and the formation of Li2S cause a large volume expansion, which results in a reduction of electron transport paths and thus a decrease in kinetics. Flexible carbon aerogels with tailored microstructure can accommodate volume expansion due to their ability for reversible deformation up to a certain degree during cycling. In this work, we synthesized and investigated highly microporous CAs with different degree of flexibility and particle sizes to study their influences on the capacity in lithium-sulfur batteries. The investigations show that the mechanical and structural properties play a key role in the performance of lithium-sulfur batteries.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/197808/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Influences of mechanical and structural properties of carbon aerogels on specific capacity in lithium-sulfur batteries
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kröner, Jessicajessica.kroener (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schwan, MarinaMarina.Schwan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rommel, TobiasTobias.Rommel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1864-7585NICHT SPEZIFIZIERT
Nojabaee, MaryamMaryam.Nojabaee (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Milow, BarbaraBarbara.Milow (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6350-7728NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:carbon aerogel, lithium-sulfur battery
Veranstaltungstitel:2nd International Conference on Aerogel-Inspired Materials
Veranstaltungsort:San Sebastian, Spanien
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:27 September 2023
Veranstaltungsende:29 September 2023
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicherung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VS - Verbrennungssysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Materialen für die elektrochemische Energiespeicherung
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Aerogele und Aerogelverbundwerkstoffe
Hinterlegt von: Kröner, Jessica
Hinterlegt am:18 Okt 2023 11:26
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:58

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