Diagnostic Protocols for Evaluating the Degradation Mechanisms in Gel‐Polymer Lithium Batteries
Source abstract
Abstract
Abstract Gel polymer electrolytes (GPEs) present a promising alternative to standard liquid electrolytes (LE) for Lithium‐ion Batteries (LIBs) and Lithium Metal Batteries bridging the advantages of both liquid and solid polymer electrolytes. However, their cycle life still lags behind that of standard LIBs, and their degradation mechanisms remain poorly understood. A significant challenge is the need for specific diagnostic protocols to systematically study the degradation mechanisms of GPE‐based cells. Challenges include the separation of cell components and effective washing, as well as the study of the solid electrolyte interfaces, all complicated by the semi‐solid nature of GPEs. This paper provides a brief review of existing literature and proposes a comprehensive set of diagnostic tools for dismantling and evaluating the degradation of GPE‐based LIBs. Finally, these methods and recommendations are applied to LiNi 0.5 Mn 1 . 5 O 4 (LNMO)–graphite cells, revealing electrolyte oxidation as a major source of cell degradation.
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Advanced Battery Materials and Technologies · Advancements in Battery Materials · Advanced Battery Technologies Research
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
CIC energiGUNE Basque Research and Technology Alliance (BRTA) Parque Tecnológico de Alava Albert Einstein, 48 Vitoria‐Gasteiz 01510 Spain
FEV Iberia SL C/ Gardoqui, 1 Bilbao 48008 Spain
CIDETEC Basque Research and Technology Alliance (BRTA) Paseo Miramon 196 Donostia‐San Sebastian 20014 Spain
Ikerbasque, Basque Foundation for Science María Díaz de Haro 3 Bilbao 48013 Spain
Funding
Horizon 2020 Framework Programme
References (96)
Show source-provided references
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2. 10.1016/j.jpowsour.2020.22870810.1016/j.jpowsour.2020.228708 ↗
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32. 10.1016/j.memsci.2017.10.03310.1016/j.memsci.2017.10.033 ↗
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67. 10.1021/acs.jpclett.6b0259010.1021/acs.jpclett.6b02590 ↗
68. 10.1016/j.ssnmr.2011.09.00110.1016/j.ssnmr.2011.09.001 ↗
69. 10.1016/j.jpowsour.2016.12.04110.1016/j.jpowsour.2016.12.041 ↗
70. 10.1016/j.jelechem.2017.03.01710.1016/j.jelechem.2017.03.017 ↗
71. 10.1016/j.elecom.2013.08.00910.1016/j.elecom.2013.08.009 ↗
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