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Modeling of nano-structured cathodes for improved lithium-sulfur batteries

Danner, Timo und Zhu, Guanchen und Hofmann, Andreas F. und Latz, Arnulf (2015) Modeling of nano-structured cathodes for improved lithium-sulfur batteries. Electrochimica Acta (184), Seiten 124-133. Elsevier. doi: 10.1016/j.electacta.2015.09.143. ISSN 0013-4686.

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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2015.09.143

Kurzfassung

Some of the most remarkable improvements in the cycle life of Li-S batteries could be achieved by nano-structuring of the sulfur/carbon (S/C) cathode material. Meso- and micro-porous particles, carbon nano tubes, and other sophisticated structures are used to actively retain highly soluble polysulfides which are responsible for capacity fading and a short cycle life. In this article we present a detailed 1+1D continuum model of S/C composite cathodes which is based on an ideal structure where all polysulfides are confined within meso- and micro-porous carbon particles. The model allows to correlate particle properties to cell performance and gives interesting insights for cell operation. Most interestingly we identified an additional overpotential caused by a transport of Li ions against a concentration gradient into the particle. Furthermore, the model can be used to find optimal structural and electrolyte properties such as pore volume, sulfur loading, solubility products, and salt concentration.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/99755/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Modeling of nano-structured cathodes for improved lithium-sulfur batteries
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Danner, Timotimo.danner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Zhu, GuanchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hofmann, Andreas F.andreas.hofmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Latz, ArnulfArnulf.Latz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Dezember 2015
Erschienen in:Electrochimica Acta
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.electacta.2015.09.143
Seitenbereich:Seiten 124-133
Verlag:Elsevier
ISSN:0013-4686
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Lithium-sulfur battery; Modeling; Meso/micro-porous carbon; Sulfur encapsulation
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: Danner, Timo
Hinterlegt am:03 Dez 2015 10:18
Letzte Änderung:28 Nov 2023 08:30

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