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Thermodynamic derivation of a Butler–Volmer model forintercalation in Li-ion batteries

Latz, Arnulf und Zausch, Jochen (2013) Thermodynamic derivation of a Butler–Volmer model forintercalation in Li-ion batteries. Electrochimica Acta. Elsevier. doi: 10.1016/j.electacta.2013.06.043. ISSN 0013-4686. (im Druck)

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Offizielle URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468613011493

Kurzfassung

We present an exclusively thermodynamics based derivation of a Butler–Volmer expression for the inter-calation exchange current in Li ion insertion batteries. In this first paper we restrict our investigationsto the actual intercalation step without taking into account the desolvation of the Li ions in the elec-trolyte. The derivation is based on a generalized form of the law of mass action for non ideal systems(electrolyte and active particles). To obtain the Butler–Volmer expression in terms of overpotentials, it isnecessary to approximate the activity coefficient of an assumed transition state as function of the activitycoefficients of electrolyte and active particles. Specific considerations of surface states are not necessary,since intercalation is considered as a transition between two different chemical environments withoutsurface reactions. Differences to other forms of the Butler–Volmer used in the literature [1,2] are dis-cussed. It is especially shown, that our derivation leads to an amplitude of the exchange current whichis free of singular terms which may lead to quantitative and qualitative problems in the simulation ofoverpotentials. This is demonstrated for the overpotential between electrolyte and active particles for ahalf cell configuration.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/85003/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Thermodynamic derivation of a Butler–Volmer model forintercalation in Li-ion batteries
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Latz, ArnulfArnulf.Latz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zausch, JochenFraunhofer Institut für Techno- und WirtschaftsmathematikNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2013
Erschienen in:Electrochimica Acta
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.electacta.2013.06.043
Verlag:Elsevier
ISSN:0013-4686
Status:im Druck
Stichwörter:Butler Volmer Intercalation kinetics Battery simulation Law of mass action
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: Latz, Arnulf
Hinterlegt am:06 Nov 2013 09:41
Letzte Änderung:07 Nov 2023 08:22

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