Lithiation of Crystalline Silicon As Analyzed by Operando Neutron Reflectivity

材料科学 中子反射计 X射线反射率 电解质 锂(药物) 电极 阳极 电化学 晶体硅 分析化学(期刊) 反射计 中子散射 散射 光电子学 纳米技术 光学 小角中子散射 化学 薄膜 医学 计算机视觉 计算机科学 色谱法 物理化学 内分泌学 物理 时域
作者
Beatrix-Kamelia Seidlhofer,Bujar Jerliu,Marcus Trapp,Erwin Hüger,Sebastian Risse,R. Cubitt,Harald Schmidt,Roland Steitz,Matthias Ballauff
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:10 (8): 7458-7466 被引量:91
标识
DOI:10.1021/acsnano.6b02032
摘要

We present an operando neutron reflectometry study on the electrochemical incorporation of lithium into crystalline silicon for battery applications. Neutron reflectivity is measured from the ⟨100⟩ surface of a silicon single crystal which is used as a negative electrode in an electrochemical cell. The strong scattering contrast between Si and Li due to the negative scattering length of Li leads to a precise depth profile of Li within the Si anode as a function of time. The operando cell can be used to study the uptake and the release of Li over several cycles. Lithiation starts with the formation of a lithium enrichment zone during the first charge step. The uptake of Li can be divided into a highly lithiated zone at the surface (skin region) (x ∼ 2.5 in LixSi) and a much less lithiated zone deep into the crystal (growth region) (x ∼ 0.1 in LixSi). The total depth of penetration was less than 100 nm in all experiments. The thickness of the highly lithiated zone is the same for the first and second cycle, whereas the thickness of the less lithiated zone is larger for the second lithiation. A surface layer of lithium (x ∼ 1.1) remains in the silicon electrode after delithiation. Moreover, a solid electrolyte interface is formed and dissolved during the entire cycling. The operando analysis presented here demonstrates that neutron reflectivity allows the tracking of the kinetics of lithiation and delithiation of silicon with high spatial and temporal resolution.
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
bkagyin应助魏你大爷采纳,获得10
刚刚
哇哈哈哈发布了新的文献求助10
1秒前
Jade完成签到,获得积分20
1秒前
涓尘完成签到,获得积分20
1秒前
M_完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
蜗牛完成签到,获得积分10
2秒前
科研狗应助不吃海苔采纳,获得10
2秒前
斤斤完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
顾矜应助lllly采纳,获得10
3秒前
4秒前
4秒前
6秒前
7秒前
7秒前
wuwen应助破军采纳,获得10
7秒前
春树暮云发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8秒前
贪玩的秋柔完成签到,获得积分0
10秒前
10秒前
11秒前
nini完成签到,获得积分10
12秒前
废久发布了新的文献求助10
12秒前
七七完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
14秒前
15秒前
xmf发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
雪白的半蕾完成签到,获得积分20
16秒前
悟空完成签到,获得积分10
16秒前
nini发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
ding应助BLKAKA采纳,获得10
17秒前
魏你大爷发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
科研狗应助不吃海苔采纳,获得40
20秒前
哇哈哈哈发布了新的文献求助10
20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
Applied Min-Max Approach to Missile Guidance and Control 3000
Inorganic Chemistry Eighth Edition 1200
Free parameter models in liquid scintillation counting 1000
Standards for Molecular Testing for Red Cell, Platelet, and Neutrophil Antigens, 7th edition 1000
The Organic Chemistry of Biological Pathways Second Edition 800
The Psychological Quest for Meaning 800
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 6317982
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8134252
关于积分的说明 17051747
捐赠科研通 5372967
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2852195
邀请新用户注册赠送积分活动 1830092
关于科研通互助平台的介绍 1681744