Li Segregation Induces Structure and Strength Changes at the Amorphous Si/Cu Interface

材料科学 锂(药物) 电极 二次离子质谱法 无定形固体 密度泛函理论 化学物理 分层(地质) 从头算 离子 纳米技术 复合材料 计算化学 结晶学 化学 冶金 物理化学 古生物学 内分泌学 生物 有机化学 构造学 医学 俯冲
作者
Maria Stournara,Xingcheng Xiao,Yue Qi,Priya Johari,Peng Lü,Brian W. Sheldon,Huajian Gao,Vivek B. Shenoy
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:13 (10): 4759-4768 被引量:82
标识
DOI:10.1021/nl402353k
摘要

The study of interfacial properties, especially of their change upon lithiation, is a fundamentally significant and challenging topic in designing heterogeneous nanostructured electrodes for lithium ion batteries. This issue becomes more intriguing for Si electrodes, whose ultrahigh capacity is accompanied by large volume expansion and mechanical stress, threatening with delamination of silicon from the metal current collector and failure of the electrode. Instead of inferring interfacial properties from experiments, in this work, we have combined density functional theory (DFT) and ab initio molecular dynamics (AIMD) calculations with time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) measurements of the lithium depth profile, to study the effect of lithiation on the a-Si/Cu interface. Our results clearly demonstrate Li segregation at the lithiated a-Si/Cu interface (more than 20% compared to the bulk concentration). The segregation of Li is responsible for a small decrease (up to 16%) of the adhesion strength and a dramatic reduction (by one order of magnitude) of the sliding resistance of the fully lithiated a-Si/Cu interface. Our results suggest that this almost frictionless sliding stems from the change of the bonding nature at the interface with increasing lithium content, from directional covalent bonding to uniform metallic. These findings are an essential first step toward an in-depth understanding of the role of lithiation on the a-Si/Cu interface, which may contribute in the development of quantitative electrochemical mechanical models and the design of nonfracture-and-always-connected heterogeneous nanostructured Si electrodes.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
dnnnsns发布了新的文献求助30
刚刚
1秒前
YamDaamCaa应助痴情的博超采纳,获得30
2秒前
一口蛋黄苏完成签到,获得积分20
2秒前
念姬发布了新的文献求助10
2秒前
加鱼发布了新的文献求助10
3秒前
dingm2完成签到 ,获得积分10
3秒前
科研通AI5应助Emma采纳,获得10
3秒前
香蕉觅云应助珺儿采纳,获得10
4秒前
TR发布了新的文献求助10
4秒前
tao驳回了wanci应助
5秒前
swsssn发布了新的文献求助10
5秒前
阿鹏完成签到,获得积分10
5秒前
李爱国应助ALIEN采纳,获得10
6秒前
不知道完成签到,获得积分10
6秒前
Dasiliy完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
smottom应助dingjianqiang采纳,获得10
8秒前
研友_VZG7GZ应助Wu采纳,获得10
9秒前
姜丽敏完成签到,获得积分20
10秒前
Owen应助小刀刀采纳,获得10
10秒前
11秒前
12秒前
12秒前
JW_QU完成签到,获得积分10
13秒前
崇明发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
SciGPT应助wang采纳,获得10
14秒前
杨洋发布了新的文献求助10
15秒前
潘宋发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
林橙发布了新的文献求助30
16秒前
18秒前
ALIEN发布了新的文献求助10
18秒前
小二郎应助姜丽敏采纳,获得10
19秒前
浩浩然完成签到,获得积分10
19秒前
Wu发布了新的文献求助10
20秒前
鸭鸭完成签到,获得积分10
20秒前
打打应助崇明采纳,获得10
22秒前
22秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind 1000
Technical Brochure TB 814: LPIT applications in HV gas insulated switchgear 1000
Immigrant Incorporation in East Asian Democracies 600
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
不知道标题是什么 500
A Preliminary Study on Correlation Between Independent Components of Facial Thermal Images and Subjective Assessment of Chronic Stress 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3966448
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3511917
关于积分的说明 11160753
捐赠科研通 3246652
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1793478
邀请新用户注册赠送积分活动 874465
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 804403