Effect of crystallite geometries on electrochemical performance of porous intercalation electrodes by multiscale operando investigation

微晶 材料科学 电极 多孔性 插层(化学) 纳米技术 电化学 化学工程 化学 复合材料 无机化学 冶金 物理化学 工程类
作者
Yuting Luo,Yang Bai,Aashutosh Mistry,Yuwei Zhang,Dexin Zhao,Susmita Sarkar,Joseph V. Handy,Shahed Rezaei,Andrew Chihpin Chuang,Luis Carrillo,Kamila M. Wiaderek,Matt Pharr,Kelvin Y. Xie,Partha P. Mukherjee,Bai‐Xiang Xu,Sarbajit Banerjee
出处
期刊:Nature Materials [Nature Portfolio]
卷期号:21 (2): 217-227 被引量:76
标识
DOI:10.1038/s41563-021-01151-8
摘要

Lithium-ion batteries are yet to realize their full promise because of challenges in the design and construction of electrode architectures that allow for their entire interior volumes to be reversibly accessible for ion storage. Electrodes constructed from the same material and with the same specifications, which differ only in terms of dimensions and geometries of the constituent particles, can show surprising differences in polarization, stress accumulation and capacity fade. Here, using operando synchrotron X-ray diffraction and energy dispersive X-ray diffraction (EDXRD), we probe the mechanistic origins of the remarkable particle geometry-dependent modification of lithiation-induced phase transformations in V2O5 as a model phase-transforming cathode. A pronounced modulation of phase coexistence regimes is observed as a function of particle geometry. Specifically, a metastable phase is stabilized for nanometre-sized spherical V2O5 particles, to circumvent the formation of large misfit strains. Spatially resolved EDXRD measurements demonstrate that particle geometries strongly modify the tortuosity of the porous cathode architecture. Greater ion-transport limitations in electrode architectures comprising micrometre-sized platelets result in considerable lithiation heterogeneities across the thickness of the electrode. These insights establish particle geometry-dependent modification of metastable phase regimes and electrode tortuosity as key design principles for realizing the promise of intercalation cathodes.
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
lobster发布了新的文献求助10
1秒前
yuanyuan完成签到,获得积分20
2秒前
JamesPei应助英勇睿渊采纳,获得10
3秒前
5秒前
Korai完成签到 ,获得积分10
6秒前
大漂亮发布了新的文献求助10
6秒前
Lucas应助AAA电池批发顾总采纳,获得10
7秒前
月月完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
8秒前
是颖啊完成签到,获得积分10
8秒前
蓝天应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
华仔应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
10秒前
12秒前
lllm发布了新的文献求助10
12秒前
yxsoon发布了新的文献求助10
12秒前
LittleSyar发布了新的文献求助10
12秒前
14秒前
英姑应助lww采纳,获得10
14秒前
努力奔赴完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
juan完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
Eva发布了新的文献求助10
16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
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
IEST-RP-CC018: Cleanroom Cleaning and Sanitization: Operating and Monitoring Procedures 600
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
近红外光谱定性分析原理、技术及应用 500
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 6531903
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8324580
关于积分的说明 17825407
捐赠科研通 5633203
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2932921
邀请新用户注册赠送积分活动 1909624
关于科研通互助平台的介绍 1768642