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Graded Cathode Design for Enhanced Performance of Sulfide-Based Solid-State Batteries

Schlautmann, Eva und Drews, Janina und Ketter, Lukas und Lange, Martin A. und Danner, Timo und Latz, Arnulf und Zeier, Wolfgang G. (2025) Graded Cathode Design for Enhanced Performance of Sulfide-Based Solid-State Batteries. ACS Energy Letters, 10 (4), Seiten 1664-1670. American Chemical Society (ACS). doi: 10.1021/acsenergylett.4c03243. ISSN 2380-8195.

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Offizielle URL: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.4c03243

Kurzfassung

Solid-state batteries present a promising technology to overcome the energy density limitations of lithium-ion batteries. However, achieving a high areal loading in cathodes without introducing significant transport limitations remains a key challenge, particularly in thick electrodes. In this work, we study the impact of a three-layer graded cathode design on the performance of a LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2 (NCM83)/Li6PS5Cl (LPSCl) composite cathode using a combination of experiments and microstructure-resolved simulations. An increased LPSCl content at the separator and higher NCM83 content toward the current collector improve effective charge transport, resulting in better rate performance and reduced overpotentials at high current densities. This comprehensive experimental and theoretical study demonstrates that the optimization of cathode design has the potential to significantly enhance the performance of solid-state batteries.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215187/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Graded Cathode Design for Enhanced Performance of Sulfide-Based Solid-State Batteries
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schlautmann, EvaUniversity of MünsterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Drews, JaninaJanina.Drews (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ketter, LukasUniversity of MünsterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lange, Martin A.Helmholtz Institute MünsterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Danner, TimoTimo.Danner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Latz, ArnulfArnulf.Latz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zeier, Wolfgang G.University of MünsterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:ACS Energy Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:10
DOI:10.1021/acsenergylett.4c03243
Seitenbereich:Seiten 1664-1670
Verlag:American Chemical Society (ACS)
ISSN:2380-8195
Status:veröffentlicht
Stichwörter:solid-state, structuring, gradient, computational electrochemistry, rate performance
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: Drews, Janina
Hinterlegt am:19 Sep 2025 11:05
Letzte Änderung:19 Sep 2025 11:05

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