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Editors’ Choice—4D Neutron and X-ray Tomography Studies of High Energy Density Primary Batteries: Part II. Multi-Modal Microscopy of LiSOCl2 Cells

  • The ability to track electrode degradation, both spatially and temporally, is fundamental to understand performance loss during operation of lithium batteries. X-ray computed tomography can be used to follow structural and morphological changes in electrodes; however, the direct detection of electrochemical processes related to metallic lithium is difficult due to the low sensitivity to the element. In this work, 4-dimensional neutron computed tomography, which shows high contrast for lithium, is used to directly quantify the lithium diffusion process in spirally wound Li/SOCl2 primary cells. The neutron dataset enables the quantification of the lithium transport from the anode and the accumulation inside the SOCl2 cathode to be locally resolved. Complementarity between the collected neutron and X-ray computed tomographies is shown and by applying both methods in concert we have observed lithium diffusion blocking by the LiCl protection layer and identified all cell components whichThe ability to track electrode degradation, both spatially and temporally, is fundamental to understand performance loss during operation of lithium batteries. X-ray computed tomography can be used to follow structural and morphological changes in electrodes; however, the direct detection of electrochemical processes related to metallic lithium is difficult due to the low sensitivity to the element. In this work, 4-dimensional neutron computed tomography, which shows high contrast for lithium, is used to directly quantify the lithium diffusion process in spirally wound Li/SOCl2 primary cells. The neutron dataset enables the quantification of the lithium transport from the anode and the accumulation inside the SOCl2 cathode to be locally resolved. Complementarity between the collected neutron and X-ray computed tomographies is shown and by applying both methods in concert we have observed lithium diffusion blocking by the LiCl protection layer and identified all cell components which are difficult to distinguish using one of the methods alone.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:R. F. Ziesche, J. B. Robinson, Henning MarkötterORCiD, R. Bradbury, A. Tengattini, N. Lenoir, L. Helfen, W. Kockelmann, N. Kardjilov, I. Manke, D. J. L. Brett, P. R. Shearing
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Journal of the Electrochemical Society
Jahr der Erstveröffentlichung:2020
Organisationseinheit der BAM:8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.5 Röntgenbildgebung
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:IOP Science
Jahrgang/Band:167
Erste Seite:140509
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Freie Schlagwörter:Cells; Gas evolution; Lithium-ion battery; Room-temperature; Thermal runaway
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Energie
Energie / Elektrische Energiespeicher und -umwandlung
DOI:10.1149/1945-7111/abbfd9
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-520890
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:10.02.2021
Referierte Publikation:Nein
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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