Clausnitzer, Moritz und Ihrig, Martin und Cressa, Luca und Hein, Simon und Finsterbusch, Martin und Eswara, Santhana und Kuo, Liang-Yin und Danner, Timo und Kaghazchi, Payam und Fattakhova-Rohlfing, Dina und Guillon, Olivier und Latz, Arnulf (2024) Impact of degradation mechanisms at the cathode/electrolyte interface of garnet-based all-solid-state batteries. Energy Storage Materials, 67, Seite 103262. Elsevier. doi: 10.1016/j.ensm.2024.103262. ISSN 2405-8297.
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Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1016/j.ensm.2024.103262
Kurzfassung
All-solid-state batteries have the potential to improve the safety, energy-, and power density of lithium-ion batteries. However, the limited stability of rigid solid-solid interfaces remains a key challenge. The cathode/ electrolyte interface is particularly prone to degradation during high-temperature sintering and electrochemical cycling, forming secondary phases that impede charge transport and limit cell performance. Experimental analysis of these phases is challenging since they result in thin resistive films that are sensitive to typical characterization techniques. In this study, we use structure-resolved electrochemical simulations to investigate the impact of resistive phases at the cathode/electrolyte interface on cell performance and identify dominant degradation mechanisms. We extend our simulation framework with a novel resistive film model that accounts for the additional charge transfer resistance at the interface based on interphase properties. Our approach combines continuum simulations with insights from density functional theory and experimental data, including secondary ion mass spectrometry measurements. This allows us, for the first time, to assess the impact of resistive films on the degradation of full-cell performance.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/206629/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | Impact of degradation mechanisms at the cathode/electrolyte interface of garnet-based all-solid-state batteries | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | 13 Februar 2024 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | Energy Storage Materials | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Band: | 67 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1016/j.ensm.2024.103262 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seitenbereich: | Seite 103262 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | Elsevier | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 2405-8297 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | All-solid-state batteries Composite cathode Continuum modeling Interface degradation Cathode/garnet interface | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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 17:31 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 18 Okt 2024 12:06 |
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