A microstructurally resolved model for Li- S batteries assessing the impact of the cathode design on the discharge performance

Autor: Kan-Hao Xue, Mathieu Morcrette, Youcef Mammeri, Matías Abel Oscar Quiroga, Vigneshwaran Thangavel, Afef Mastouri, Alejandro A. Franco, Claude Guery, Patrik Johansson
Přispěvatelé: Laboratoire réactivité et chimie des solides - UMR CNRS 7314 (LRCS), Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E), Université de Nantes (UN)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA), Huazhong University of Science and Technology [Wuhan] (HUST), Laboratoire Amiénois de Mathématique Fondamentale et Appliquée - UMR CNRS 7352 (LAMFA), Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Advanced Lithium Energy Storage Systems - ALISTORE-ERI (ALISTORE-ERI), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Chalmers University of Technology [Göteborg], Institut Universitaire de France (IUF), Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.), European Project: 314515,EC:FP7:NMP,FP7-2012-GC-MATERIALS,EUROLIS(2012), European Project: 666221,H2020,H2020-NMP-GV-2014,HELIS(2015)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2016
Předmět:
Zdroj: Journal of The Electrochemical Society
Journal of The Electrochemical Society, 2016, 163 (13), pp.A2817-A2829. ⟨10.1149/2.0051614jes⟩
ISSN: 0013-4651
1945-7111
DOI: 10.1149/2.0051614jes⟩
Popis: International audience; This paper reports a discharge model for lithium sulfur (Li-S) battery cells, supported by a multi-scale description of the composite C/S cathode microstructure. The cathode is assumed to be composed of mesoporous carbon particles with inter-particular pores in-between and the sulfur impregnated into both types of pores. The electrolyte solutes such as sulfur, polysulfides and lithium ions, produced during the discharge, are allowed to exchange between the pores. Furthermore, the model describes the Li2S(solid) precipitation and its effects on transport and reduction reaction kinetics. Hereby it provides fundamental insights on the impact on the Li-S discharge curve of practically modifiable manufacturing parameters and operation designs, such as current density, carbon porosity, C/S ratio and sizes of carbon particles and pores
Databáze: OpenAIRE