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What does GD-OES reveal about the aging and manufacturing processes of lithium-ion batteries?

  • Glow-Discharge Optical Emission Spectroscopy (GD-OES), a powerful analytical technique, sheds light on the two critical aspects of lithium-ion batteries (LIBs): manufacturing and aging 1, 2. We optimized cell production in manufacturing by adjusting parameters, including cathode doping, electrolyte concentration, and pressing force. GD-OES provided in-depth elemental composition and homogeneity analysis, which is crucial for identifying optimal manufacturing conditions. These findings were validated by electrochemical impedance spectroscopy, confirming the quality of the manufactured batteries. Shifting the focus to aging, we use GD-OES for fluorine depth profiling, a key element in understanding polymer and electrolyte degradation. However, fluorine presents analytical challenges. We addressed this by substituting argon with a neon:argon mixture, which significantly enhanced fluorine detection sensitivity. This advancement not only improves accuracy but also holds the potential toGlow-Discharge Optical Emission Spectroscopy (GD-OES), a powerful analytical technique, sheds light on the two critical aspects of lithium-ion batteries (LIBs): manufacturing and aging 1, 2. We optimized cell production in manufacturing by adjusting parameters, including cathode doping, electrolyte concentration, and pressing force. GD-OES provided in-depth elemental composition and homogeneity analysis, which is crucial for identifying optimal manufacturing conditions. These findings were validated by electrochemical impedance spectroscopy, confirming the quality of the manufactured batteries. Shifting the focus to aging, we use GD-OES for fluorine depth profiling, a key element in understanding polymer and electrolyte degradation. However, fluorine presents analytical challenges. We addressed this by substituting argon with a neon:argon mixture, which significantly enhanced fluorine detection sensitivity. This advancement not only improves accuracy but also holds the potential to guide sustainable and cost-efficient manufacturing strategies. Through its versatility, GD-OES has proven to be a powerful tool for not only optimizing LIB manufacturing processes but also gaining deeper insights into their aging mechanisms. This research extends beyond academic interest, offering tangible benefits for the industry by translating into improved battery quality, extended lifespan, and overall performance.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Carlos Enrique Abad AndradeORCiD
Koautor*innen:Alexander Winckelmann, Volker Hoffmann, Zengchao You, Silke Richter, Sebastian Recknagel
Dokumenttyp:Vortrag
Veröffentlichungsform:Präsentation
Sprache:Englisch
Jahr der Erstveröffentlichung:2024
Organisationseinheit der BAM:1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.6 Anorganische Referenzmaterialien
S Qualitätsinfrastruktur
S Qualitätsinfrastruktur / S.1 Qualität im Prüfwesen
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Freie Schlagwörter:Aging; Battery; Depth profiles; Fluorine; GD-OES; Glow-discharge; Lithium; Manufacturing
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Chemie und Prozesstechnik / Chemische Charakterisierung und Spurenanalytik
Energie
Energie / Elektrische Energiespeicher und -umwandlung
Veranstaltung:The 6th International Glow Discharge Spectroscopy Symposium
Veranstaltungsort:Liverpool, United Kingdom
Beginndatum der Veranstaltung:21.04.2024
Enddatum der Veranstaltung:24.04.24
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:30.04.2024
Referierte Publikation:Nein
Eingeladener Vortrag:Nein
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