Hogrefe, Christin und Paul, Neelima und Boveleth, Lioba und Bolsinger, Marius und Flügel, Marius und Danner, Timo und Latz, Arnulf und Gilles, Ralph und Knoblauch, Volker und Wohlfahrt-Mehrens, Margret und Hölzle, Markus und Waldmann, Thomas (2024) Lithium Redistribution Mechanism within Silicon-Graphite Electrodes: Multi-Method Approach and Method Validation. Journal of The Electrochemical Society, 171 (7), 070503. Electrochemical Society, Inc.. doi: 10.1149/1945-7111/ad59c7. ISSN 0013-4651.
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Kurzfassung
Li redistribution processes within Si-graphite composite (SiG) electrodes are analyzed using in situ and operando X-ray diffraction (XRD), ex situ light microscopy (LM), in situ optical microscopy of cross-sectioned full cells (CS-IOM), and 3D microstructureresolved simulations of full cells. First, the lithiation behavior of graphite and SiG full cells (Si content 20.8 wt.-%) is analyzed. The results are used as validation of the methods (XRD, LM, CS-IOM, simulation). Second, the Li redistribution between the graphite component and Si component within SiG electrodes is investigated: By operando XRD measurements during charging in comparison with relaxed cells, a higher lithiation degree in the graphite component is found during charging compared to the relaxed state, indicating Li redistribution from graphite to Si during relaxation. The Li redistribution is directly observed by in situ and ex situ optical microscopy, where the golden LiC6 phase disappears during a 24 h relaxation period. The results are supported by simulations showing the variation in the Li concentration, not only in graphite but also within the Si component. Furthermore, all methods find that the Li redistribution is more pronounced at a higher C-rate of 0.5 C, suggesting a preference for graphite lithiation over Si lithiation.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/206584/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | Lithium Redistribution Mechanism within Silicon-Graphite Electrodes: Multi-Method Approach and Method Validation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | 3 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/ad59c7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seitenbereich: | 070503 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | Electrochemical Society, Inc. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 0013-4651 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | Li-ion Batteries, Silicon-Graphite, Li Redistribution, Multi-Method Approach, Method Validation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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 17:26 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 18 Okt 2024 12:14 |
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