Carbon Coating Influence on the Formation of Percolating Electrode Networks for Silicon Anodes

材料科学 X射线光电子能谱 涂层 法拉第效率 介电谱 化学工程 阳极 拉曼光谱 碳纤维 电极 电解质 纳米技术 电化学 复合材料 冶金 复合数 化学 物理 光学 物理化学 工程类
作者
Khryslyn Araño,Guang Yang,Beth L. Armstrong,Tolga Aytuğ,Matthew S. Chambers,Ethan C. Self,Harry M. Meyer,Joseph Quinn,James F. Browning,Chongmin Wang,Gabriel M. Veith
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:6 (21): 11308-11321 被引量:18
标识
DOI:10.1021/acsaem.3c02205
摘要

Previous studies have demonstrated that chemical vapor deposition carbon coating on silicon (Si@C) can enhance the electrochemical performance of lithium-ion batteries with Si-based anodes. However, the underlying mechanisms contributing to this improvement have not been fully explored. We address this knowledge gap by applying a suite of characterization methods to evaluate Si@C anodes prepared by reducing acetylene on ball-milled Si particles. Raman mapping measurements show that the C coating (<5 nm thick) enables a homogeneous Si and carbon distribution during the slurry casting process, thereby promoting Si utilization during cycling. The coating's microstructure and morphology were evaluated using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning transmission electron microscopy, and neutron reflectivity experiments. Electrochemical impedance spectroscopy measurements upon cycling indicate that carbon coating also reduces the overall resistance as benchmarked against bare Si anodes. Galvanostatic cycling in half-cell studies revealed higher initial Coulombic efficiency and specific capacities with increasing carbon coating time. However, solid electrolyte interphase (SEI) investigations using XPS showed that the coated and uncoated samples have very similar characteristics, suggesting that the SEI may only play a minor role in enhancing the performance of Si@C. Full-cell evaluation of the Si electrodes was consistent with half-cell results relating to performance and SEI properties, further supporting the conclusion that electronic and ionic percolation, enabled by effective electrode manufacturing, are the dominant factors contributing to the favorable performance of Si@C.

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
寒冷的小熊猫完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
华仔应助苗苗会喵喵采纳,获得10
2秒前
4秒前
wayne完成签到,获得积分10
6秒前
zcydbttj2011完成签到 ,获得积分10
10秒前
limo完成签到 ,获得积分10
10秒前
ying完成签到,获得积分10
12秒前
析木完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
olivia完成签到,获得积分10
14秒前
无止完成签到,获得积分10
15秒前
千里毅完成签到,获得积分10
15秒前
科研通AI6应助keyan采纳,获得10
15秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
16秒前
dddd发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
18秒前
云止发布了新的文献求助10
18秒前
SciGPT应助不知采纳,获得10
18秒前
李德胜完成签到,获得积分10
19秒前
娜娜发布了新的文献求助10
19秒前
22秒前
22秒前
li完成签到,获得积分10
23秒前
小满发布了新的文献求助30
23秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
25秒前
26秒前
GUO完成签到,获得积分10
26秒前
li发布了新的文献求助10
26秒前
青蛙的第二滴口水完成签到,获得积分10
27秒前
27秒前
28秒前
芋圆发布了新的文献求助10
29秒前
29秒前
Jasper应助刘JX采纳,获得10
30秒前
小满完成签到,获得积分20
30秒前
31秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(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
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Ägyptische Geschichte der 21.–30. Dynastie 2500
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5742315
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5407721
关于积分的说明 15344704
捐赠科研通 4883721
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2625220
邀请新用户注册赠送积分活动 1574084
关于科研通互助平台的介绍 1531060