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Bridging Li-S nucleation phenomenon to macroscopic relations using resolved lattice Boltzmann method

Weinmiller, Julius und Kellers, Benjamin und Okraschevski, Max und Danner, Timo und Latz, Arnulf (2024) Bridging Li-S nucleation phenomenon to macroscopic relations using resolved lattice Boltzmann method. 11th Workshop “Lithium-Sulfur Batteries”, 2024-11-11 - 2024-11-12, Dresden, Germany.

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Kurzfassung

Lithium-sulfur (Li-S) batteries hold promise as a post lithium-ion technology due to their high gravimetric energy density, but their performance and design require further optimization. Assisting in that, continuum models on the cell scale are used to describe the charge and discharge behavior, among other characteristics. However, the solid charge and discharge formation processes are typically not resolved, but described via empirical correlations. To bridge the gap between microscopic nucleation phenomena and macroscopic cell behavior, we developed a resolved lattice Boltzmann method (LBM) model. This approach captures the complex interactions between physicochemical phenomena, such as polysulfide diffusion, electrochemical effects, dissolution, and precipitation, at the pore scale. Our LBM model simulates three-dimensional porous cathodes with sub-micron resolution, enabling the study of nucleation and precipitate growth, and its impact on pore clogging and surface passivation. By resolving the microstructure, we establish a direct link between nucleation phenomena and macroscopic cell performance. This novel approach provides valuable insights into the pore-scale behavior of Li-S batteries, ultimately contributing to the design and optimization of these systems.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/208777/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Bridging Li-S nucleation phenomenon to macroscopic relations using resolved lattice Boltzmann method
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Weinmiller, JuliusJulius.Weinmiller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5380-6791NICHT SPEZIFIZIERT
Kellers, BenjaminBenjamin.Kellers (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9791-2724NICHT SPEZIFIZIERT
Okraschevski, Maxmax.okraschevski (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8296-7327NICHT SPEZIFIZIERT
Danner, TimoTimo.Danner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Latz, ArnulfArnulf.Latz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:11 November 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, Lattice Boltzmann, Batteries, Modeling, Simulation
Veranstaltungstitel:11th Workshop “Lithium-Sulfur Batteries”
Veranstaltungsort:Dresden, Germany
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:11 November 2024
Veranstaltungsende:12 November 2024
Veranstalter :Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS
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: Weinmiller, Julius
Hinterlegt am:03 Dez 2024 17:07
Letzte Änderung:03 Dez 2024 17:07

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