Origin of non-SEI related coulombic efficiency loss in carbons tested against Na and Li
Notice bibliographique
Résumé
Partially ordered but not graphitized carbons are widely employed for sodium and lithium ion battery (NIB and LIB) anodes, either in their pure form or as a secondary supporting phase for oxides, sulfides and insertion electrodes. These “pseudographitic” materials ubiquitously display a poor initial coulombic efficiency (CE), which has been historically attributed to solid electrolyte interface (SEI) formation on their large surface areas (up to ∼2500 m2 g−1). Here we identify the other sources CE loss by examining a pseudographitic carbon with a state-of-the-art capacity (>350 mA h g−1 for NIB, >800 mA h g−1 for LIB), but with a purposely designed low surface area (14.5 m2 g−1) that disqualifies SEI from having a substantial role. During the initial several (<5) cycles both Na and Li are irreversibly trapped in the bulk, with the associated CE loss occurring at higher desodiation/delithiation voltages. We measure a progressively increasing graphene interlayer spacing and a progressively increasing Raman G band intensity, indicating that the charge carriers become trapped not only at the graphene defects but also between the graphene planes hence causing them to both dilate and order. For the case of Li, we also unambiguously detected irreversible metal underpotential deposition (“nanoplating”) within the nanopores at roughly below 0.2 V. It is expected that in conventional high surface area carbons these mechanisms will be a major contributor to CE loss in parallel to classic SEI formation. Key implications to emerge from these findings are that improvements in early cycling CE may be achieved by synthesizing pseudographitic carbons with lower levels of trapping defects, but that for LIBs the large cycle 1 CE loss may be unavoidable if highly porous structures are utilized.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».