Häcker, Joachim and Siodlaczek, Martin Georg and Nojabaee, Maryam and Zhao-Karger, Zhirong and Riedel, Sibylle and Topal, Sebahat and Bäucker, Christian and Fichtner, Maximilian and Kiesl, Christoph and Böck, Reinhard and Sörgel, Seniz and Jacob, Timo and Auweiler, Daniel and Lorenz, Samuel and Kögel, Marco and Meyer, Jannik and Femmer, Laura Christien and Schammer, Max and Horstmann, Birger and Winzinger, Levin and Ott, Denise (2024) Development of Calcium-Sulfur Batteries and the Pursued Approaches within the CaSino Project. 5th International Symposium on Magnesium Batteries (MagBatt V), 2024-09-18 - 2024-09-20, Ulm, Deutschland.
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Abstract
Among the various post-lithium battery cell chemistries, the electrochemical couple of calcium and sulfur in a Ca-S cell represents an appealing yet challenging candidate. It combines potential advantages over lithium-ion batteries in terms of costs, safety and
recyclability, while offering high theoretical energy densities of 1835 Wh/kg and 3202 Wh/l. However, due to the low redox potential of Ca metal (-2.87 V vs. SHE), reduction of species at its surface is likely and consequently compatible electrolytes are rare.
The BMBF-funded CaSino project consists of a complementary consortium of research institutes (DLR, fem, NMI), universities (KIT, UUlm) and industry (IoLiTec GmbH, EurA AG) which pursues different approaches to tackle the main obstacles to realize a highenergy Ca-S pouch cell. Specifically, thin calcium metal foils are desired to minimize the anode excess, an artificial SEI is introduced to mitigate the polysulfide shuttle, and the electrolyte composition is improved towards enhanced SEI formation and cathode redox kinetics. In addition, DFT and continuum simulations try to shed light on the interfacial and transport processes and to accelerate the material development. Assisted by a life cycle assessment analysis, the CaSino project finally aims to demonstrate the potential of the Ca-S system as sustainable high-energy battery.
Within CaSino, DLR has extensively investigated the similarities and differences of Li, Mg, and Ca electrolytes and anodes concerning transport properties as well as charge transfer and interfacial processes, respectively, using galvanostatic polarization and electrochemical impedance spectroscopy.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/210099/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Conference or Workshop Item (Speech) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | Development of Calcium-Sulfur Batteries and the Pursued Approaches within the CaSino Project | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | September 2024 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | CaSino project, Calcium-Sulfur Battery, Calcium Metal, Ca-S, Lithium, Magnesium | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event Title: | 5th International Symposium on Magnesium Batteries (MagBatt V) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event Location: | Ulm, Deutschland | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event Type: | national Conference | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event Start Date: | 18 September 2024 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event End Date: | 20 September 2024 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Organizer: | Karlsruhe Institute of Technology (KIT) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Materials and Technologies for the Energy Transition | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Electrochemical Energy Storage | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | E SP - Energy Storage | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | E - Electrochemical Storage, E - Materials for Electrochemical Energy Storage | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Stuttgart | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Engineering Thermodynamics > Electrochemical Energy Technology Institute of Engineering Thermodynamics > Computational Electrochemistry | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Häcker, Joachim | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 05 Dec 2024 18:43 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 01 Jul 2025 03:00 |
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