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A Numerical Operando Approach for Lithium-Sulfur Batteries Based on Firedrake

Okraschevski, Max und Prill, Torben und Weinmiller, Julius und Danner, Timo und Latz, Arnulf (2024) A Numerical Operando Approach for Lithium-Sulfur Batteries Based on Firedrake. 11th Workshop Lithium-Sulfur Batteries, 2024-11-11 - 2024-11-12, Dresden, Germany.

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Kurzfassung

Lithium-sulfur batteries are believed to be a promising candidate for aerospace applications considering their exceptionally high theoretical gravimetric energy density. However, this metric is just one side of the medal. On the other side, aerospace applications usually require a high-power demand for certain flight maneuvers. Experimental data for traditional sulfur–carbon composite cells point at the conclusion that matching both of these requirements, namely high energy density and high power, seems conflicting. There is a consensus that kinetic limitations as well as blockage and passivation effects are more pronounced for higher sulfur loadings. Still, even considering cutting-edge experimental operando methods, the understanding of these processes and their feedback on the cell performance is yet incomplete. Motivated by this, we present a simulation workflow based on the open-source tool Firedrake to support the development of optimized electrode design balancing energy and power density. Our workflow, which we call numerical operando approach, is an efficient partially scale-resolved three-dimensional continuum approach inferred from experimental data. The approach will be discussed alongside with the role of standard homogenized 1D models in order to consistently define detailed 3D models. The importance of appropriate closure models will be highlighted as well, eventually being critical for the success of detailed zoom-in simulations.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/208591/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:A Numerical Operando Approach for Lithium-Sulfur Batteries Based on Firedrake
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Okraschevski, Maxmax.okraschevski (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8296-7327NICHT SPEZIFIZIERT
Prill, TorbenTorben.Prill (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weinmiller, JuliusJulius.Weinmiller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5380-6791NICHT SPEZIFIZIERT
Danner, TimoTimo.Danner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Latz, ArnulfArnulf.Latz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2024
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Lithium-Sulfur Batteries, Scale-Resolved Simulations, High-Performance Computing, Firedrake
Veranstaltungstitel:11th Workshop Lithium-Sulfur Batteries
Veranstaltungsort:Dresden, Germany
Veranstaltungsart:Workshop
Veranstaltungsbeginn:11 November 2024
Veranstaltungsende:12 November 2024
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: Okraschevski, Max
Hinterlegt am:18 Nov 2024 19:03
Letzte Änderung:18 Nov 2024 19:03

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