Silicon-Based Anodes for Li Batteries: Thermodynamics, Structural Analysis, and Li Diffusion

阳极 吉布斯自由能 扩散 材料科学 离子 工作(物理) 化学物理 曲折 热力学 纳米技术 工程物理 化学 复合材料 物理化学 冶金 物理 电极 有机化学 多孔性
作者
Marco Fronzi,Amanda Ellis,Eirini Goudeli
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry Letters [American Chemical Society]
卷期号:14 (46): 10388-10395 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.jpclett.3c02585
摘要

Quantum mechanical and machine learning models are used to analyze the properties of silicon composite materials and their impact on anode performance. The analysis focuses on addressing challenges related to significant volume expansion during lithiation and provides valuable insights into the Gibbs free energy, chemical potentials, and relative stability of Li0 and Li+ species. Furthermore, the study explores how Li+ ions behave in the primary and secondary phases of the anode, assessing the impact of their formation on ion diffusion. This work highlights the fundamental significance of secondary phases in shaping microstructural features that impact anode properties, elucidating their contribution to the Li diffusion pathway tortuosity, which is the primary cause of the fracture of Si anodes in Li-ion batteries.
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