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Influence of Electrode Structuring Techniques on the Performance of All‐Solid‐State Batteries

Clausnitzer, Moritz und Danner, Timo und Prifling, Benedikt und Neumann, Matthias und Schmidt, Volker und Latz, Arnulf (2024) Influence of Electrode Structuring Techniques on the Performance of All‐Solid‐State Batteries. Batteries & Supercaps, 7 (4). Wiley. doi: 10.1002/batt.202300522. ISSN 2566-6223.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
6MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1002/batt.202300522

Kurzfassung

All-solid-state batteries (ASSBs) offer a promising route to safer batteries with superior energy density compared to conventional Li-ion batteries (LIBs). However, the design of the composite cathode and optimization of the underlying microstructure is one of the aspects requiring intensive research. Achieving both high energy and power density remains challenging due to limitations in ionic conductivity and active material loading. Using structure-resolved simulations, we investigate the potential of perforated and layered electrode designs to enhance ASSB performance. Design strategies showing significant performance increase in LIBs are evaluated regarding their application to ASSBs. Composite cathodes with solid electrolyte channels in the structure do not significantly increase cell performance compared to unstructured electrodes. However, the design with a two-layer cathode proves promising. The layered structure effectively balances improved ionic transport due to increased solid electrolyte fraction at the separator side and substantial active material loading through increased active material fraction at the current collector side of the cathode. Our research highlights key challenges in ASSB development and provides a clear direction for future studies in the field.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/206591/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Influence of Electrode Structuring Techniques on the Performance of All‐Solid‐State Batteries
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Clausnitzer, MoritzNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0009-0000-4743-4947NICHT SPEZIFIZIERT
Danner, TimoNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Prifling, BenediktNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-2952-0208NICHT SPEZIFIZIERT
Neumann, MatthiasNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-5782-6773NICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, VolkerNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Latz, ArnulfNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0003-1449-8172NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:3 Januar 2024
Erschienen in:Batteries & Supercaps
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:7
DOI:10.1002/batt.202300522
Verlag:Wiley
ISSN:2566-6223
Status:veröffentlicht
Stichwörter:all-solid-state batteries, composite cathode, continuum modeling, electrode structuring, microstructure-resolved simulation
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: Danner, Timo
Hinterlegt am:16 Okt 2024 17:28
Letzte Änderung:18 Okt 2024 12:11

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