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
生动以云发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
阿耐迪克完成签到,获得积分0
1秒前
高分子完成签到,获得积分10
1秒前
酷炫的雨莲完成签到,获得积分10
1秒前
LL发布了新的文献求助10
1秒前
852应助OOO采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
2秒前
fly赖赖赖发布了新的文献求助200
2秒前
唠叨的曼易完成签到,获得积分10
3秒前
Robbins发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
莓莓完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
刘静发布了新的文献求助10
4秒前
molihuakai应助小丁采纳,获得10
4秒前
ccc完成签到,获得积分10
4秒前
怕黑寻雪完成签到,获得积分10
5秒前
xhaocheng完成签到,获得积分20
5秒前
JacobDu666完成签到,获得积分10
5秒前
斯文如娆完成签到 ,获得积分10
5秒前
ZHW发布了新的文献求助10
5秒前
明亮书芹完成签到,获得积分10
6秒前
芒果豆豆完成签到,获得积分10
6秒前
青羽完成签到,获得积分10
6秒前
诸雪巧发布了新的文献求助30
6秒前
DJC完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
C14H10完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
时尚战斗机完成签到,获得积分10
8秒前
请输入昵称完成签到,获得积分10
8秒前
CipherSage应助cy采纳,获得10
8秒前
JuliaLee完成签到,获得积分10
8秒前
xhaocheng发布了新的文献求助10
8秒前
新开完成签到,获得积分10
8秒前
8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
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
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 6437017
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8251598
关于积分的说明 17555119
捐赠科研通 5495425
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2898391
邀请新用户注册赠送积分活动 1875166
关于科研通互助平台的介绍 1716268