Modeling Li-Ion Battery Voltage Oscillations and the Impact of Exchange Current Density on Oscillation Properties

Autor(es)

Parma, Eduardo ; Costa, Gabriel F. ; Nagao, Raphael

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Journal of Physical Chemistry C; v. 126, n. 29, p. 7-pg., 2022-07-14.

Resumo

Li-ion battery voltage oscillations during galvanostatic operation were recently reported for the first time. Although the oscillations were found to be induced after a chemical modification on the electrode's surface, the electrochemical properties that allowed for the emergence of oscillations were not further investigated. To contribute to this direction, we conduct numerical simulations of oscillating batteries using multiphase porous electrode theory, and the simulated results are compared with experimental oscillation reports. In both, the (dis)charge rate increase promoted an oscillation frequency decrease, and simulation data was used to describe this trend as means of local current distribution. The oscillation property dependence on operation direction was also reproduced in the simulations. It is shown and discussed how exchange current models impact the oscillation morphology and frequency, and the experimental reports are reinterpreted with this finding. (AU)

• Processo FAPESP: 16/01817-9 - Desenho e controle de padrões eletroquímicos auto-organizados
• Beneficiário: Raphael Nagao de Sousa
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 20/12632-5 - Estudo da emergência de oscilações de potencial em baterias de íon lítio por simulação computacional
• Beneficiário: Eduardo de Oliveira Prates Fantini Parma
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 19/18847-6 - Síntese eletroquímica de amônia a partir da redução de nitrato em óxidos metálicos: uma investigação in operando
• Beneficiário: Gabriel Floriano Costa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 21/08868-6 - Eletrodos dissipativos tandem aplicados na redução de dióxido de carbono para formação de produtos C2+
• Beneficiário: Raphael Nagao de Sousa
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• Processo FAPESP: 17/11986-5 - Geração e Armazenamento de Novas Energias: trazendo desenvolvimento tecnológico para o país
• Beneficiário: Ana Flávia Nogueira
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia