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Charge Relaxation within Silicon/Graphite Anodes – A Multi-Method Study

Hogrefe, Christin und Paul, Neelima und Boveleth, Lioba und Bolsinger, Marius und Flügel, Marius und Danner, Timo und Latz, Arnulf und Knoblauch, Volker und Wohlfahrt-Mehrens, Margret und Hölzle, Markus und Waldmann, Thomas (2023) Charge Relaxation within Silicon/Graphite Anodes – A Multi-Method Study. MLZ User Meeting 2023, 2023-12-04 - 2023-12-05, München, Deutschland.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich bis 2025
195kB

Kurzfassung

As silicon/graphite (SiG) composites are more commonly used as the anode active material in commercial Li-ion batteries, investigation of the (de-)lithiation behavior of the blended anodes becomes increasingly important. In this study, the charge redistribution between graphite and silicon was investigated in graphite-NMC 622 and SiG (23 wt.-% Si) – NMC 622 bilayer pouch cells using in situ and operando X-ray diffraction (XRD). In addition to XRD, ex situ and in situ optical microscopy (IOM), as well as microstructural resolved simulations using digital twins of the cells, were used. Different SOC values (0%, 25%, 50%, 75%, and 100%) and two different C-rates (0.1C and 0.5C) were compared in cells during operation and in the relaxed state. Insights into the relaxation process at 75% SOC were gained by tracking of the charge redistribution in IOM cells. Ex situ optical microscopy measurements reinforced the findings of the IOM measurements. Both XRD and optical microscopy showed the disappearance of charge in the graphite component of the SiG anode during the relaxation period (≥24h) at SOC ≤75%, indicating a redistribution of Li from graphite into Si in the anode. The simulations allowed tracking of the concentration of Li in both active material components, verifying the observations on the charge relaxation processes observed in the XRD and microscopy experiments. The gained insights can support a better understanding of aging of blended SiG anodes during operation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/201187/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Charge Relaxation within Silicon/Graphite Anodes – A Multi-Method Study
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hogrefe, ChristinZSW UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Paul, NeelimaHeinz Maier-Leibnitz Zentrum, Technische Universität MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boveleth, LiobaLioba.Boveleth (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bolsinger, MariusAalen University of Applied Sciences, Materials Research InstituteNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Flügel, MariusZSW UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Danner, TimoTimo.Danner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Latz, ArnulfArnulf.Latz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knoblauch, VolkerAalen University of Applied Sciences, Materials Research InstituteNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wohlfahrt-Mehrens, MargretZSW Ulmhttps://orcid.org/0000-0002-5118-5215NICHT SPEZIFIZIERT
Hölzle, MarkusZSW UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Waldmann, ThomasZSW Ulmhttps://orcid.org/0000-0003-3761-1668NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:4 Dezember 2023
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Li ion Battery, Silicon, Graphite, Lithiation, Methodvalidation
Veranstaltungstitel:MLZ User Meeting 2023
Veranstaltungsort:München, Deutschland
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:4 Dezember 2023
Veranstaltungsende:5 Dezember 2023
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: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Boveleth, Lioba
Hinterlegt am:18 Dez 2023 18:01
Letzte Änderung:24 Apr 2024 21:01

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