Möller, S. und Schwab, C. und Seidlmayer, S. und Clausnitzer, M. und Rosen, M. und Hörmann, J. und Mann, M. und Cannavo, A. und Ceccio, G. und Vacik, J. und Mouzakka, K.F. und Danner, T. und Latz, A. und Gilles, R. und Finsterbusch, M. (2024) The Li battery digital twin – Combining 4D modelling, electro-chemistry, neutron, and ion-beam techniques. Journal of Power Sources, 610, Seite 234681. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2024.234681. ISSN 0378-7753.
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Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2024.234681
Kurzfassung
Knowledge driven materials and component design is key for improving the performance of Li-ion batteries and solving the remaining hurdles for next-generation battery concepts like all-solid-state batteries. While the spatial and time dependent distribution of Li would help elucidating performance bottlenecks and degradation phe nomena, only a few analysis techniques are available, due to the unique nature of Li, especially as Li+-ion. In fact, only two non-destructive techniques with good time resolution can combine spatial information with absolute quantification of Li, one being Neutron Depth Profiling (NDP), the other Ion-Beam-Analysis (IBA). While both exploit nuclear processes, the information gained is complementary. NDP provides high depth resolution, but only limited lateral resolution, whereas IBA has high lateral, but only limited depth resolution. In this study, we benchmark both techniques for the first time using a set of Li-battery test-samples and show the strengths and synergies of both techniques. The derived information regarding the depth dependent Li-concentration is then used to validate a microstructure resolved continuum model of charge, discharge, and relaxation behavior of the cells and electro-chemical analysis. This fundamental work demonstrates a new route to optimize Li batteries on material and component level by combining advanced characterization and digital twin modelling.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/206631/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | The Li battery digital twin – Combining 4D modelling, electro-chemistry, neutron, and ion-beam techniques | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | 5 Mai 2024 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | Journal of Power Sources | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Band: | 610 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1016/j.jpowsour.2024.234681 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seitenbereich: | Seite 234681 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | Elsevier | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 0378-7753 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | Ion-beam-analysis All-solid-state batteries Material analysis Neutron-depth profiling Li batteries | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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 17:32 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 18 Okt 2024 12:05 |
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