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Tunable Porosity and Structural Properties of Carbon Aerogels: Adapting Packing Density and Morphology of Dry-Film Cathodes

Fiedler, Magdalena und Kröner, Jessica und Rahimi, Hasti und Schwan, Marina und Milow, Barbara und Hippauf, Felix und Dörfler, Susanne und Kaskel, Stefan (2026) Tunable Porosity and Structural Properties of Carbon Aerogels: Adapting Packing Density and Morphology of Dry-Film Cathodes. Batteries & Supercaps, 9 (7), Seite 70384. Wiley. doi: 10.1002/batt.70384. ISSN 2566-6223.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Kurzfassung

The increasing demand for high-energy-density storage systems to support green energy technologies has highlighted the limitations of lithium-ion batteries and spurred interest in lithium-sulfur solid-state batteries (LS-SSBs), as they offer significant advantages, such as high theoretical energy densities and improved safety. Despite intense research in the recent years, there is a lack of understanding regarding a favorable carbon structure as a sulfur host in LS-SSBs. This study investigates the use of carbon aerogels (CAs) with adaptable porosity and mechanical properties as conductive matrices in LS-SSB cathodes. Two different CAs are examined: a brittle, mesoporous aerogel (p-CA) and a flexible, macro- and microporous aerogel (f-CA). High sulfur utilization (∼1500 mAh gS−1) is achieved using p-CA, but it suffers from low Coulombic efficiency and reversibility. Conversely, f-CA exhibits lower sulfur utilization but improved cycling stability. The combination of both aerogels results in a higher packing density of the LS-SSB cathode. High sulfur utilization and enhanced long-term stability are realized for the mixed cathode. These results demonstrate the potential of CAs as a customizable, scalable host matrix for LS-SSBs, enabling improved cathode morphology and electrochemical performance through controlled tuning of their structural and mechanical properties.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/225555/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Tunable Porosity and Structural Properties of Carbon Aerogels: Adapting Packing Density and Morphology of Dry-Film Cathodes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fiedler, MagdalenaFraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS, Dresden, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kröner, JessicaJessica.Kroener (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rahimi, HastiFraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS, Dresden, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schwan, MarinaMarina.Schwan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6329-8164221202835
Milow, BarbaraBarbara.Milow (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6350-7728NICHT SPEZIFIZIERT
Hippauf, FelixFraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWSNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dörfler, SusanneFraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWSNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kaskel, StefanFraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWSNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juli 2026
Erschienen in:Batteries & Supercaps
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:9
DOI:10.1002/batt.70384
Seitenbereich:Seite 70384
Verlag:Wiley
ISSN:2566-6223
Status:veröffentlicht
Stichwörter:lithium-sulfur solid-state batteries, carbon aerogels
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: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum > Aerogele und hochporöse Werkstoffe
Hinterlegt von: Schwan, Marina
Hinterlegt am:20 Jul 2026 11:00
Letzte Änderung:27 Jul 2026 13:22

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