The Atomic Scale Electrochemical Lithiation and Delithiation Process of Silicon

材料科学 无定形固体 薄脆饼 化学工程 电化学 阳极 图层(电子) 电解质 电池(电) 非晶硅 硫系化合物 石墨 相(物质) 纳米技术 晶体硅 电极 光电子学 复合材料 结晶学 物理化学 有机化学 化学 功率(物理) 工程类 物理 量子力学
作者
Chuntian Cao,Hans‐Georg Steinrück,Badri Shyam,Michael F. Toney
出处
期刊:Advanced Materials Interfaces [Wiley]
卷期号:4 (22) 被引量:51
标识
DOI:10.1002/admi.201700771
摘要

Abstract While silicon (Si) has tenfold capacity of commercially used graphite, its application is still limited due to its limited cyclability. In this in situ X‐ray reflectivity study, a detailed mechanistic model of the first two (de)lithiation processes of a silicon wafer is presented, which sheds light onto the fundamental difference of the reaction of Li ions with crystalline and amorphous materials. Furthermore, this study provides insight into the formation and further evolution of the inorganic solid electrolyte interphase (SEI) layer on Si anodes. The results show that the lithiation of crystalline Si is a layer‐by‐layer, reaction limited two‐phase process, but the delithiation of Li x Si (resulting in amorphous Si) and the lithiation of amorphous Si are reaction‐limited single‐phase processes. Furthermore, the thickness‐density product of the inorganic SEI layer increases during lithiation and decreases during delithiation, resembling a “breathing” behavior; the inorganic SEI layer thickness varies between 40 and 70 Å. Additionally, a low‐electron‐density “Li‐dip” layer is found between the SEI and lithiated Si during the delithiation process, suggesting kinetically limited ion transport within the SEI, which is speculated to be one of the origins of battery's internal resistance. Several implications of the findings on battery performance in general are discussed.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科研通AI6.2应助蓝色采纳,获得10
刚刚
西瓜发布了新的文献求助10
4秒前
赘婿应助芒果Mango采纳,获得10
7秒前
唔西迪西西西完成签到,获得积分10
16秒前
复杂平凡完成签到,获得积分10
19秒前
11111111111111完成签到,获得积分10
25秒前
张振宇完成签到 ,获得积分10
25秒前
科研通AI6.4应助低空飞行采纳,获得10
26秒前
FlightAttendant完成签到 ,获得积分10
26秒前
爱喝咖啡的芋圆给爱喝咖啡的芋圆的求助进行了留言
26秒前
开朗的海莲完成签到 ,获得积分20
31秒前
33秒前
33秒前
36秒前
Hezzzz完成签到,获得积分10
37秒前
alwayslifted完成签到,获得积分10
37秒前
38秒前
虚幻莫茗发布了新的文献求助10
38秒前
xx发布了新的文献求助10
39秒前
40秒前
40秒前
小曲发布了新的文献求助20
41秒前
烟花应助陈洁佳采纳,获得10
41秒前
南极熊发布了新的文献求助10
43秒前
思源应助认真的缘郡采纳,获得10
43秒前
凌晨一点的莱茵猫完成签到,获得积分10
43秒前
adam完成签到,获得积分0
44秒前
Noob_saibot发布了新的文献求助10
44秒前
李爱国应助科研通管家采纳,获得10
45秒前
淮安彦祖完成签到,获得积分10
45秒前
45秒前
46秒前
46秒前
46秒前
打打应助xx采纳,获得10
47秒前
蓝色发布了新的文献求助10
48秒前
sjx完成签到,获得积分10
49秒前
慕青应助猛犸象冲冲冲采纳,获得10
52秒前
南极熊完成签到,获得积分10
52秒前
lshao完成签到 ,获得积分10
52秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Various Faces of Animal Metaphor in English and Polish 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
On the Dragon Seas, a sailor's adventures in the far east 500
Yangtze Reminiscences. Some Notes And Recollections Of Service With The China Navigation Company Ltd., 1925-1939 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6353630
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8168625
关于积分的说明 17193764
捐赠科研通 5409722
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2863792
邀请新用户注册赠送积分活动 1841171
关于科研通互助平台的介绍 1689915