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Enregistrement W4391663160 · doi:10.1149/ma2023-022434mtgabs

How to Make a Single-Layer Pouch Cell That Matches the Performance of a Commercial Li-Ion Cell

2023· article· en· W4391663160 sur OpenAlexaff
Matthew D. L. Garayt, Michel B. Johnson, Lauren Laidlaw, Mark A. McArthur, S. Trussler, Jessie Harlow, J. R. Dahn, Chongyin Yang

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvanced Battery Technologies Research
Établissements canadiensDalhousie University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésLayer (electronics)PouchIonCellMaterials scienceComputer scienceNanotechnologyChemistryBiologyAnatomyBiochemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

As lithium-ion batteries (LIBs) have exploded in popularity due to the consumer electronics and electric vehicle industries, many resources are poured into research. While the simplest cell format requiring the least amount of active material to make in a research laboratory to study various aspects of the cell is usually the coin cell, it is far from the most representative of commercial LIBs. Oftentimes, coin cells are made with a large negative electrode overhang to reduce the risk from positive/negative electrode misalignment, but the overhang region can cause Li+ to become effectively trapped at higher C-rates1. While this is a necessary trade-off in today’s commercial LIB manufacturing, the overhang area is normally a much smaller fraction of the total negative electrode area in a commercial cell than in a laboratory coin cell, which can lead to discrepancies in cycle testing. Moreover, during assembly of commercial stacked or wound cells, there is always a region in which one side of a double-sided coating, typically the negative, is not needed and thus a single-sided electrode should be used. However, not all manufacturers eliminate the outward-facing second side and elect to simply use double-sided coatings throughout. Therefore, studying the effects of excess electrode in single-layer pouch cells will be explored in this presentation. In this presentation, cells made in various formats (coin and stacked pouch) will be compared to single-layer pouch cells made with and without negative electrode overhang. Single-layer pouch cells are the easiest format for assembling full cells without overhang because they are neither too small nor too big for positive/negative electrode alignment to be difficult. Moreover, single-layer pouch cells made with double-sided coatings (without overhang) and cycled using Ultra-High Precision Coulometry (UHPC) will be shown to have poor cycling. This is for two reasons: 1) for a double-sided negative, the outward-facing coating of the electrode can trap Li+ just like the overhang on the inward-facing coating; and 2) the outward-facing positive can be deintercalated and provide more capacity than desired2, possibly even surpassing the negative/positive areal capacity ratio. Single-layer pouch cells with no overhang are shown in Figure 1a to outperform all other cell formats tested, retaining 90% of their original capacity after 500 cycles at C/3 and 40 °C, and have the lowest difference in capacity between typical C/3 and C/20 checkup cycles as shown in Figure 1b. The stacked pouch cells in Figure 1 are composed of 3 positive and 4 negative electrodes that are all double-sided, meaning there are two outward-facing negative electrode coatings that can trap Li+, possibly resulting in the much poorer capacity fade to 80% after 500 cycles illustrated in Figure 1a. Thus, single-layer pouch cells without overhang give the most realistic cycling results for the tested electrode materials. Figure 1. C/3 cycling of full cells of various formats denoted in the legend. Plotted in (a) is the normalized discharge capacity and (b) is the difference in areal discharge capacity between the C/20 checkup cycle and preceding C/3 cycle. REFERENCES Gyenes, B., Stevens, D.A., Chevrier, V.L., and Dahn, J.R. (2015). Understanding Anomalous Behavior in Coulombic Efficiency Measurements on Li-Ion Batteries. J Electrochem Soc 162, A278–A283. 10.1149/2.0191503jes. Smith, A., Stüble, P., Leuthner, L., Hofmann, A., Jeschull, F., and Mereacre, L. (2023). Potential and Limitations of Research Battery Cell Types for Electrochemical Data Acquisition. Batter Supercaps e202300080. doi.org/10.1002/batt.202300080. Figure 1

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,009

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,004

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,040
Tête enseignante GPT0,251
Écart entre enseignants0,211 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2023
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Résumé présentoui

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