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Interface and Interphase Modelling Approaches Within OPINCHARGE

Köbbing, Lukas und Lopez, Manuel und del Olmo, Diego und Larrarte-Lizarralde, Beñat und Ayerbe, Elixabete und Latz, Arnulf und Horstmann, Birger (2025) Interface and Interphase Modelling Approaches Within OPINCHARGE. European Workshop on Battery Interfaces: High-Resolution Techniques and Multiscale Modelling, 2025-04-03 - 2025-04-04, Cordoba, Spanien.

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Kurzfassung

The OPINCHARGE modelling activities aim to generate an improved understanding of interfaces and interphases inside lithium-ion batteries. The DLR investigates the chemo-mechanical interaction between next-generation silicon anodes and the covering SEI layer. It was identified that the mechanical deformation of the shell in a core-shell setup causes the experimentally observed voltage hysteresis and slow voltage relaxation of silicon nano-anodes [1, 2]. Based on the chemo-mechanical knowledge, the DLR derived a simplified and easy-to-use voltage hysteresis model that preserves the physical information at the interface and captures voltage relaxation processes [2]. Recently, the study was generalized from a spherical symmetric setup to elliptical nanowires to identify the effect of asymmetric geometries. Therein, local changes in the surface-to-volume ratio of the anode lead to heterogeneous stress and lithium concentration distributions [3]. CIDETEC complements with research on the growth of SEI layer during formation process based on kinetic Monte Carlo (kMC) model interactions among electrode and electrolyte particles. Current improvements focus on the combination of kMC with a macroscale model, Single Particle Model (SPM), to be able to capture the voltage evolution during the entire SEI formation process. Further, to streamline feature extraction in experimental cells to parametrize and validate the models, CIDETEC is also creating Distribution of Relaxation Times (DRT) model based on ML to create an automatized methodology to analyze Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) tests. References. [1] Adv. Funct. Mater. 34 (2024), 7, 2308818, DOI: 10.1002/adfm.202308818. [2] ACS Appl. Mater. Interfaces 16 (2024), 49, 67609-67619, DOI: 10.1021/acsami.4c12976. [3] Batter. Supercaps (2025), e202400604, DOI: 10.1002/batt.202400604.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/213601/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Interface and Interphase Modelling Approaches Within OPINCHARGE
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Köbbing, LukasLukas.Koebbing (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1806-6732NICHT SPEZIFIZIERT
Lopez, ManuelCIDETECNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
del Olmo, DiegoCIDETECNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Larrarte-Lizarralde, BeñatCIDETECNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ayerbe, ElixabeteCIDETECNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Latz, ArnulfArnulf.Latz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Horstmann, Birgerbirger.horstmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1500-0578NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Lithium-Ion Batteries, Silicon Anode, Silicon Voltage Hysteresis, Core-Shell Model, Solid-Electrolyte Interphase (SEI), kinetic Monte Carlo, Distribution of Relaxation Times (DRT), Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS)
Veranstaltungstitel:European Workshop on Battery Interfaces: High-Resolution Techniques and Multiscale Modelling
Veranstaltungsort:Cordoba, Spanien
Veranstaltungsart:Workshop
Veranstaltungsbeginn:3 April 2025
Veranstaltungsende:4 April 2025
Veranstalter :Spanish Vacuum Society, ASEVA
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: Köbbing, Lukas
Hinterlegt am:14 Apr 2025 14:56
Letzte Änderung:14 Apr 2025 14:56

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