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Model-based electrolyte design for near-neutral aqueous zinc batteries with manganese-oxide cathodes

Herrmann, Niklas und Horstmann, Birger (2024) Model-based electrolyte design for near-neutral aqueous zinc batteries with manganese-oxide cathodes. Energy Storage Materials, 70, Seite 103437. Elsevier. doi: 10.1016/j.ensm.2024.103437. ISSN 2405-8297.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829724002642?via%3Dihub

Kurzfassung

Most modern zinc-ion batteries (ZIBs) with cathodes utilize near-neutral aqueous electrolytes based on a zinc sulfate (ZnSO4) salt. They achieve good cycling stabilities with high intrinsic safety, employ environmentally friendly materials, and deliver competitive volumetric energy densities. However, the limited solubility of zinc-sulfate species influences the performance and cycling mechanism of these cells. We examine the speciation and solubility limits of ZnSO4, zinc chloride (ZnCl2), and zinc triflate (Zn(CF3SO3)2) in aqueous solutions and simulate their intrinsic transport properties. We use our earlier developed and validated full-cell model to investigate the effects of several electrolytes on the two-phase cycling behavior. Previously, we reported that the origin of the second phase is based on an interaction mechanism between cathodic dissolution and a precipitation reaction at the cathode. We investigate this interplay between electrolyte stability and cathodic dissolution based on electrolyte choice. Our theory-based approach allows us to identify performance indicators of aqueous electrolytes and draws a consistent pathway to optimize electrolyte design for manganese-based ZIBs.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/210964/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Model-based electrolyte design for near-neutral aqueous zinc batteries with manganese-oxide cathodes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Herrmann, NiklasNiklas.Borchers (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9618-3723173957533
Horstmann, Birgerbirger.horstmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1500-0578173957534
Datum:2024
Erschienen in:Energy Storage Materials
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:70
DOI:10.1016/j.ensm.2024.103437
Seitenbereich:Seite 103437
Verlag:Elsevier
ISSN:2405-8297
Status:veröffentlicht
Stichwörter:zinc battery, modeling, aqueous battery, electrolyte design, manganese-oxide cathode
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
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Werres, Martin Alexander
Hinterlegt am:17 Dez 2024 17:58
Letzte Änderung:17 Dez 2024 17:58

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