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Calcium Metal Batteries - Similarities and Differences to their Magnesium and Lithium Counterparts

Häcker, Joachim und Rommel, Tobias und Siodlaczek, Martin und Riedel, Sibylle und Zhao-Karger, Zhirong und Blazquez, J. Alberto und Friedrich, Andreas K. und Nojabaee, Maryam (2024) Calcium Metal Batteries - Similarities and Differences to their Magnesium and Lithium Counterparts. IBA 2024 Annual Meeting, 2024-09-08 - 2024-09-13, Halifax, Kanada.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich bis Juni 2025
3MB

Kurzfassung

Since decades, the realization of a lithium metal anode is targeted due to its appealing high capacity (3860 mAh g-1 and 2060 mAh cm-3) and low redox potential (-3.04 V vs. SHE). However, its tendency to dendrite formation and oxidation still hinders an application. Abundant multivalent metals like magnesium or calcium not only offer cost advantages, but also a potentially safer operation. Specifically, calcium metal is promising due to its redox potential being competitive to lithium (-2.87 V vs. SHE). Indeed, the research on Ca batteries is still in its infancy, but might benefit from the gained knowledge on other metal anode systems. Hence being neighbors in the periodic table and the diagonal relationship, Ca2+ features similarities to either Mg2+ or Li+ ions in terms of carried charge and charge density, respectively. To examine the transport properties and interfacial processes, polarization measurements in Mg/Mg, Ca/Ca and Li/Li symmetrical cells applying different separator materials were performed. An electrolyte comprising B(hfip)4- anions in monoglyme (G1) was applied in either case to ensure comparability. It was found, that the cation charge density plays a crucial role in terms of solvent shell size and rigidity to further cause a cation-dependent separator tortuosity and different desolvation characteristics at the anode/electrolyte interface. Furthermore, utilizing operando electrochemical impedance spectroscopy (EIS) insights into the charge transfer characteristics as well as the adsorption and SEI layer formation were gained.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/210094/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Calcium Metal Batteries - Similarities and Differences to their Magnesium and Lithium Counterparts
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Häcker, JoachimJoachim.Haecker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2031-9898NICHT SPEZIFIZIERT
Rommel, Tobiast.rommel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8945-4444NICHT SPEZIFIZIERT
Siodlaczek, Martinmartin.siodlaczek (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0001-3249-5453NICHT SPEZIFIZIERT
Riedel, SibylleKarlsruhe Institute of Technology (KIT)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhao-Karger, Zhirongzhirong.zhao-karger (at) kit.eduhttps://orcid.org/0000-0002-7233-9818NICHT SPEZIFIZIERT
Blazquez, J. AlbertoCIDETEC Energy Storagehttps://orcid.org/0000-0003-3391-9788NICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Andreas K.Andreas.Friedrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2968-5029NICHT SPEZIFIZIERT
Nojabaee, MaryamMaryam.Nojabaee (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5225-3526NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 2024
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Calcium battery, lithium, magnesium, EIS, impedance spectroscopy, tortuosity, separator, transport parameters, SEI, charge transfer
Veranstaltungstitel:IBA 2024 Annual Meeting
Veranstaltungsort:Halifax, Kanada
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:8 September 2024
Veranstaltungsende:13 September 2024
Veranstalter :International Battery Materials Association
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicherung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VS - Verbrennungssysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Materialen für die elektrochemische Energiespeicherung, E - Elektrochemische Speicher
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Häcker, Joachim
Hinterlegt am:05 Dez 2024 18:42
Letzte Änderung:05 Dez 2024 18:42

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