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Insight into lithium-sulfur batteries: Elementary kinetic modeling and impedance simulation

Fronczek, David Norman und Bessler, Wolfgang Georg (2013) Insight into lithium-sulfur batteries: Elementary kinetic modeling and impedance simulation. Journal of Power Sources, 244, Seiten 183-188. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.02.018. ISSN 0378-7753.

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Kurzfassung

We present a model of the lithiumesulfur (Li/S) battery based on a multi-step, elementary sulfur reduction mechanism including dissolved polysulfide anions. The model includes a description of the evolution of solid phases in the carbon/sulfur composite cathode as well as multi-component (Li+, PF6-, S8, S8--, S6--, S4--, S2--, S--) mass and charge transport in the liquid electrolyte. The chemical reaction mechanism consists of a Li/Li+ oxidation reaction at the anode and a six-step polysulfide reduction mechanism at the cathode. The modeling framework allows for the simulation of charge and discharge profiles as well as electrochemical impedance spectra. The latter are obtained via a voltage step/current relaxation technique based on the physicochemical model without the need for applying equivalent circuit models. The results indicate that the discharge behavior of this Li/S cell is governed by the presence of solid reactant and product phases in exchange with the dissolved polysulfide anions. The first and last stages of the discharge are characterized by the presence of solid S8 and Li2S, respectively, while the intermediate stage corresponds to a situation where all chemical compounds are dissolved in the electrolyte.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/83859/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Insight into lithium-sulfur batteries: Elementary kinetic modeling and impedance simulation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fronczek, David Normandavid.fronczek (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bessler, Wolfgang Georgwolfgang.bessler (at) hs-offenburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:21 Februar 2013
Erschienen in:Journal of Power Sources
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:244
DOI:10.1016/j.jpowsour.2013.02.018
Seitenbereich:Seiten 183-188
Verlag:Elsevier
Name der Reihe:16th International Meeting on Lithium Batteries
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Lithium-sulfur battery Modeling Simulation Electrochemical impedance spectroscopy EIS Polysulfides
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Rationelle Energieumwandlung und Nutzung (alt)
HGF - Programmthema:Brennstoffzelle (alt)
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E EV - Energieverfahrenstechnik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Fronczek, David N.
Hinterlegt am:15 Aug 2013 10:51
Letzte Änderung:31 Jul 2019 19:41

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