Unveiling the Mechanical and Electrochemical Evolution of Nanosilicon Composite Anodes in Sulfide‐Based All‐Solid‐State Batteries

材料科学 阳极 氧烷 复合数 硫化物 化学工程 电解质 电化学 扫描电子显微镜 碳纤维 复合材料 电极 光谱学 冶金 物理化学 化学 量子力学 物理 工程类
作者
Daxian Cao,Tongtai Ji,Avtar Singh,Seong‐Min Bak,Yonghua Du,Xianghui Xiao,Hongyi Xu,Juner Zhu,Hongli Zhu
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:13 (14) 被引量:120
标识
DOI:10.1002/aenm.202203969
摘要

Abstract The utilization of silicon anodes in all‐solid‐state lithium batteries provides good prospects for facilitating high energy density. However, the compatibility of sulfide solid‐state electrolytes (SEs) with Si and carbon is often questioned due to potential decomposition. Herein, operando X‐ray absorption near‐edge structure (XANES) spectroscopy, ex situ scanning electron microscopy (SEM), and ex situ X‐ray nanotomography (XnT) are utilized to investigate the chemistry and structure evolution of nano‐Si composite anodes. Results from XANES demonstrate a partial decomposition of SEs during the first lithiation stage, which is intensified by the presence of carbon. Nevertheless, the performances of first three cycles in Si–SE–C are stable, which proves that the generated media is ionically conductive. XnT and SEM results show that the addition of SEs and carbon improves the structural stability of the anode, with fewer pores and voids. A chemo‐elasto‐plastic model reveals that SEs and carbon buffer the volume expansion of Si, thus enhancing mechanical stability. The balance between the pros and cons of SEs and carbon in enhancing reaction kinetics and structural stability enables the Si composite anode to demonstrate the highest Si utilization with higher specific capacities and a better rate than pure Si and Si composite anodes with only SEs.
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
李晨语发布了新的文献求助10
刚刚
香蕉觅云应助松林采纳,获得10
刚刚
刚刚
Orange应助温暖砖头采纳,获得10
1秒前
2秒前
阿鹿462发布了新的文献求助10
3秒前
cccccc发布了新的文献求助10
4秒前
无华完成签到,获得积分10
4秒前
winwin完成签到 ,获得积分10
4秒前
必成发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
topatom完成签到,获得积分10
8秒前
zzz完成签到,获得积分10
8秒前
12秒前
自由的藏鸟完成签到,获得积分10
12秒前
人生白完成签到,获得积分10
14秒前
Clara完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
飞快的柚子完成签到,获得积分10
15秒前
笑点低的梦菡关注了科研通微信公众号
15秒前
goodjust完成签到 ,获得积分10
15秒前
大神水瓶座发布了新的文献求助100
16秒前
16秒前
18秒前
cdhuang发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
闪闪又菱发布了新的文献求助20
19秒前
SIDEsss发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
我是老大应助云136采纳,获得10
21秒前
ATTENTION完成签到,获得积分10
23秒前
科研通AI6.4应助BC采纳,获得30
24秒前
25秒前
梅赛德斯奔驰完成签到,获得积分10
25秒前
27秒前
28秒前
29秒前
29秒前
张笨笨完成签到 ,获得积分10
31秒前
SGD完成签到,获得积分10
32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
Cronologia da história de Macau 5000
咳嗽・喀痰の診療ガイドライン第2版2025 800
Petrology and Plate Tectonics 800
Electrode Potentials 550
The globalisation of real estate: the politics and practice of foreign real estate investment 500
Trees of tropical Asia : an illustrated guide to diversity 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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7016533
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8689364
关于积分的说明 18419424
捐赠科研通 6506212
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3107262
关于科研通互助平台的介绍 2178489
邀请新用户注册赠送积分活动 2083097