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
煲煲煲仔饭完成签到 ,获得积分10
1秒前
Double_N完成签到,获得积分10
3秒前
Hh完成签到,获得积分10
4秒前
魔术师完成签到 ,获得积分10
11秒前
寒山完成签到 ,获得积分10
14秒前
不可靠月亮完成签到,获得积分10
14秒前
2275523154完成签到,获得积分10
14秒前
感性的神级完成签到,获得积分0
16秒前
淡淡的问筠完成签到 ,获得积分10
16秒前
hyl-tcm完成签到 ,获得积分10
18秒前
俗人完成签到 ,获得积分10
18秒前
蚂蚁飞飞完成签到,获得积分10
20秒前
HH完成签到,获得积分10
23秒前
某某完成签到 ,获得积分10
25秒前
25秒前
虞无声完成签到,获得积分20
28秒前
可靠月亮完成签到,获得积分10
31秒前
sunny发布了新的文献求助30
34秒前
AAAAA发布了新的文献求助10
35秒前
奥丁不言语完成签到 ,获得积分10
38秒前
科研通AI6.4应助sunny采纳,获得50
41秒前
半岛铁盒完成签到 ,获得积分10
44秒前
忧虑的靖巧完成签到 ,获得积分0
45秒前
积极的白羊完成签到 ,获得积分10
49秒前
和谐的亦丝完成签到,获得积分10
50秒前
58秒前
Scrow完成签到 ,获得积分10
58秒前
机智迎荷发布了新的文献求助10
1分钟前
mochalv123完成签到 ,获得积分10
1分钟前
粗犷的月饼完成签到 ,获得积分10
1分钟前
yang完成签到 ,获得积分0
1分钟前
AAAAA完成签到 ,获得积分10
1分钟前
喵了个咪完成签到 ,获得积分10
1分钟前
火蓝完成签到,获得积分10
1分钟前
琳llin完成签到 ,获得积分10
1分钟前
机智迎荷完成签到,获得积分20
1分钟前
buerzi完成签到,获得积分10
1分钟前
wzk完成签到,获得积分10
1分钟前
立军完成签到,获得积分10
1分钟前
LaixS完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
液晶指向矢仿真分析数据集 8888
Invited Discussant 63O and 64O 1000
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 750
Thermal effects on behaviour of clay–structure interface under partial drainage 500
Petrology and Plate Tectonics 500
Writing Systems 500
A Handbook of User Experience Research & Design in Libraries 400
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 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 内科学 复合材料 催化作用 光电子学 物理化学 电极 细胞生物学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6894578
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8590840
关于积分的说明 18242036
捐赠科研通 6289370
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3060004
关于科研通互助平台的介绍 2077680
邀请新用户注册赠送积分活动 2037848