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Modelling and Optimisation of Laser-Structured Battery Electrodes

Schweighofer, Lukas; Eschelmüller, Bernd; Fröhlich, Katja; Pfleging, Wilhelm ORCID iD icon 1; Pichler, Franz
1 Institut für Angewandte Materialien – Angewandte Werkstoffphysik (IAM-AWP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

An electrochemical multi-scale model framework for the simulation of arbitrarily three dimensional structured electrodes for lithium-ion batteries is presented. For the parameterisation, the electrodes are structured via laser ablation, and the model is fit to four different, experimentally electrochemically tested cells. The parameterised model is used to optimise the parameters of three different pattern designs, namely linear, gridwise, and pinhole geometries. The simulations are performed via a finite element implementation in two and three dimensions. The presented model is well suited to depict the experimental cells, and the virtual optimisation delivers optimal geometrical parameters for different C-rates based on the respective discharge capacities. These virtually optimised cells will help in the reduction of prototyping cost and speed up production process parameterisation.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000148032
Veröffentlicht am 22.06.2022
Originalveröffentlichung
DOI: 10.3390/nano12091574
Scopus
Zitationen: 12
Web of Science
Zitationen: 8
Dimensions
Zitationen: 11
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Materialien – Angewandte Werkstoffphysik (IAM-AWP)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2022
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2079-4991
KITopen-ID: 1000148032
HGF-Programm 38.02.02 (POF IV, LK 01) Components and Cells
Erschienen in Nanomaterials
Verlag MDPI
Band 12
Heft 9
Seiten 1574
Vorab online veröffentlicht am 06.05.2022
Nachgewiesen in Scopus
Web of Science
Dimensions
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