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Enregistrement W2255132309 · doi:10.1149/ma2015-02/7/522

NixSi1-x Alloy Negative Electrodes for Li-Ion Batteries

2015· article· en· W2255132309 sur OpenAlexaff
Zhijia Du, R. A. Dunlap, M. N. Obrovac

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2015
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvancements in Battery Materials
Établissements canadiensDalhousie University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMaterials scienceElectrolyteAlloyLithium (medication)Diethyl carbonateSputteringThin filmElectrodeAnodeElectrochemistryFOIL methodChemical engineeringEthylene carbonateMetallurgyComposite materialNanotechnologyChemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Introduction Si containing alloys are promising candidates as anode materials for lithium ion batteries. This is owing to the high theoretical capacity of Si (2194 Ah/L, compared to 764 Ah/L for graphite) [1]. Pure Si, however, suffers from severe volume expansion (280% in the fully lithiated state) during the lithiation/delithiation process [2]. High internal stress in the electrode can lead to particle cracking, poor electrical contact and thus poor cycling stability. The use of active/inactive composites is an efficient way to reduce volume expansion and improve cycling performance [1,3]. In the present study, NixSi1-x (0≤x≤0.65) thin film libraries were synthesized by combinatorial sputtering. A structural and compositional analysis of the films and the effect of composition on their electrochemical behavior are presented. It was found that the capacity of NixSi1-x thin films could not be explained by the lithiation mechanisms proposed in any of the previous studies of Si-TM films. Instead, it was found that increasing Ni content suppressed the average lithiation voltage, resulting in capacity reduction, however all the Si in the alloy remained active. Experimental Thin film libraries of Ni-Si were fabricated using sputtering. Cu foil discs with sputtered thin films were assembled in 2325-type coin cells with Li metal foil (99.9%, Sigma-Aldrich) counter electrodes. 1M LiPF6 (BASF) in a solution of ethylene carbonate, diethyl carbonate and monofluoroethylene carbonate (volume ratio 3:6:1, all from Novolyte Technologies) was used as electrolyte. Cells were galvanostatically cycled at 30.0 ± 0.1 °C between 5 mV and 0.9 V with a Maccor Series 4000 Automated Test System. Results Selected XRD patterns of two Ni-Si thin films are shown in Figure 1. All the patterns have two broad diffraction peaks at around 28° and 49°, indicating the amorphous nature of sputtered thin films. With the increase of Ni content, the intensity of the peak at 49° increases and its position shifts slightly to lower angle. Figure 2 shows the differential capacity curves of the same Ni-Si thin films shown in Figure 1. Two broad peaks during lithiation (denoted as peak A and B) and two corresponding peaks during delithiation (denoted as peak A' and B') can be clearly observed for the Ni0.04Si0.96 thin film. The two lithiation peaks shift to less positive voltages for Ni0.35Si0.65 thin film while the B' peak position remains unchanged. The apparent suppression in discharge voltage by increasing Ni content causes a reduction in the film capacity. This would suggest that some of the Si is becoming inactive, but this is not the case. While peak B becomes truncated by the voltage suppression the capacity of peaks A/A' remain unaffected and therefore can be used as a measure of active Si in the alloy. Figure 3 shows the percent active Si present in the Ni-Si films calculated on the basis of the capacity under peak A'. According to this model all Si atoms are active to Li. Above x = 0.4 the amount of active Si decreases only because peak A also becomes truncated for these compositions. The model reported by Fleischauer et al. [4] does not explain the behavior observed here and is also shown in Figure 3 for comparison. Here the electrochemistry of Ni-Si films will be discussed. It will be suggested the lithiation voltage suppression observed in these films arises from internal stress that arises between the expanding Si active phase and the inactive Ni phase. This has important consequences for other Si/inactive alloy negative electrodes. References [1] M.N. Obrovac, L. Christensen, Dinh Ba Le, and J.R. Dahn, J. Electrochem. Soc., 154, A849 (2007). [2] M. N. Obrovac and L. Christensen, Electrochem. Solid-State Lett., 7, A93 (2004). [3] O. Mao, R.L. Turner, I.A. Courtney, B.D. Fredericksen, M.I. Buckett, L.J. Krause, and J.R. Dahn, Electrochem. Solid-State Lett, 2, 3 (1999). [4] M D. Fleischauer, R. Mar, and J.R. Dahn, J. Electrochem. Soc., 154 (3), A151 (2007). Figure 1

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,016

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0050,002

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.

Tête enseignante Opus0,025
Tête enseignante GPT0,263
Écart entre enseignants0,237 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2015
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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