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Efficient Workflows for Detecting Li Depositions in Lithium-Ion Batteries

Waldmann, Thomas und Hogrefe, Christin und Flügel, Marius und Pivarnikova, Ivana und Weisenberger, Christian und Delz, Estefane und Bolsinger, Marius und Boveleth, Lioba und Paul, Neelima und Kasper, Michael und Feinauer, Max und Schäfer, Robin und Bischof, Katharina und Danner, Timo und Knoblauch, Volker und Müller-Buschbaum, Peter und Gilles, Ralph und Latz, Arnulf und Hölzle, Markus und Wohlfahrt-Mehrens, Margret (2024) Efficient Workflows for Detecting Li Depositions in Lithium-Ion Batteries. Journal of The Electrochemical Society, 171 (7), 070526. Electrochemical Society, Inc.. doi: 10.1149/1945-7111/ad5ef8. ISSN 0013-4651.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Kurzfassung

Lithium deposition on anode surfaces can lead to fast capacity degradation and decreased safety properties of Li-ion cells. To avoid the critical aging mechanism of lithium deposition, its detection is essential. We present workflows for the efficient detection of Li deposition on electrode and cell level. The workflows are based on a variety of complementary advanced physico-chemical methods which were validated against each other for both graphite and graphite/Si electrodes: Electrochemical analysis, scanning electron microscopy, glow discharge-optical emission spectroscopy and neutron depth profiling, ex situ optical microscopy, in situ optical microscopy of cross-sectioned full cells, measurements in 3-electrode full cells, as well as 3D microstructurally resolved simulations. General considerations for workflows for analysis of battery cells and materials are discussed. The efficiency can be increased by parallel or serial execution of methods, stop criteria, and design of experiments planning. An important point in case of investigation of Li depositions are rest times during which Li can re-intercalate into the anode or react with electrolyte. Three workflows are presented to solve the questions on the occurrence of lithium deposition in an aged cell, the positions of lithium deposition in a cell, and operating conditions which avoid lithium depositions in a cell.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/206581/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Efficient Workflows for Detecting Li Depositions in Lithium-Ion Batteries
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Waldmann, ThomasZSW Ulmhttps://orcid.org/0000-0003-3761-1668NICHT SPEZIFIZIERT
Hogrefe, ChristinZSW UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Flügel, MariusZSW Ulmhttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Pivarnikova, IvanaHeinz Maier-Leibnitz Zentrum, Technical University of MunichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weisenberger, ChristianAalen University, Materials Research InstituteNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Delz, EstefaneAalen University, Materials Research InstituteNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bolsinger, MariusAalen University, Materials Research InstituteNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boveleth, LiobaLioba.Boveleth (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Paul, NeelimaHeinz Maier-Leibnitz Zentrum, Technical University of MunichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kasper, MichaelZSWNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Feinauer, MaxZSW UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schäfer, RobinZSW UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bischof, KatharinaZSW UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Danner, TimoTimo.Danner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Knoblauch, VolkerAalen University, Materials Research InstituteNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Müller-Buschbaum, PeterTechnical University of MunichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gilles, RalphHeinz Maier-Leibnitz Zentrum, Technical University of MunichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Latz, ArnulfArnulf.Latz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hölzle, MarkusZSW UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wohlfahrt-Mehrens, MargretZSW Ulmhttps://orcid.org/0000-0002-5118-5215NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Juli 2024
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:171
DOI:10.1149/1945-7111/ad5ef8
Seitenbereich:070526
Verlag:Electrochemical Society, Inc.
ISSN:0013-4651
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Li-ion Batteries, Workflows, Li Deposition, Li Plating
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:16 Okt 2024 17:25
Letzte Änderung:18 Okt 2024 12:15

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