The Atomic Scale Electrochemical Lithiation and Delithiation Process of Silicon

材料科学 无定形固体 薄脆饼 硅 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
Aria发布了新的文献求助10
刚刚
hh发布了新的文献求助10
刚刚
平衡车完成签到,获得积分10
1秒前
科研通AI6.2的应助被xflei采纳,获得10
2秒前
3秒前
KK发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
6秒前
飞奔的晶粒完成签到,获得积分10
6秒前
penzer完成签到 ,获得积分0
7秒前
7秒前
大模型的应助被纳纳椰采纳,获得10
8秒前
dy完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
pancake的应助被陆aa采纳,获得30
9秒前
明理凡白发布了新的文献求助20
10秒前
10秒前
土豆子完成签到,获得积分10
10秒前
wlx发布了新的文献求助10
10秒前
zhufan发布了新的文献求助200
12秒前
二狗子哥完成签到,获得积分10
12秒前
小宇发布了新的文献求助10
12秒前
星上川完成签到,获得积分10
13秒前
ldk完成签到,获得积分10
14秒前
ma完成签到,获得积分20
14秒前
小张爱科研完成签到 ,获得积分10
14秒前
隐形曼青的应助被康神采纳,获得30
14秒前
Hello的应助被三七采纳,获得30
14秒前
JamesPei的应助被科研通管家采纳,获得10
15秒前
16秒前
烟花的应助被科研通管家采纳,获得10
16秒前
烟花的应助被科研通管家采纳,获得10
16秒前
FashionBoy的应助被科研通管家采纳,获得10
16秒前
Owen的应助被科研通管家采纳,获得10
16秒前
16秒前
null的应助被科研通管家采纳,获得10
16秒前
fairy完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
小马甲的应助被科研通管家采纳,获得30
17秒前
李健的应助被科研通管家采纳,获得10
17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
Les Mantodea De Guyane 2000
Narrative Disclosure and Earnings Performance: Evidence from R&D Disclosures 1050
内視鏡下経鼻経蝶形骨洞手術術後SIADHに対する予防的水制限の安全性と有効性の検討 1000
Positive Psychology 600
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8005574
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9456606
关于积分的说明 21162095
捐赠科研通 7578262
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3382097
关于科研通互助平台的介绍 2514918
邀请新用户注册赠送积分活动 2417070