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Enregistrement W2291192452 · doi:10.1149/ma2015-02/7/520

Impact of the Film Storage Conditions on the Performance of Si-Based Anodes for Li-Ion Batteries

2015· article· en· W2291192452 sur OpenAlexaff
Cuauhtémoc Reale Hernandez, Zouina Karkar, Dominique Guyomard, Bernard Lestriez, Lionel Roué

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2015
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvancements in Battery Materials
Établissements canadiensInstitut National de la Recherche Scientifique
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMaterials scienceElectrolyteElectrodeRelative humidityGravimetric analysisChemical engineeringElectrochemistryNanocrystalline materialGraphiteSiliconComposite materialNanotechnologyMetallurgyChemistryOrganic chemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

For several years, great attention has been paid to silicon as negative electrode material for Li-ion batteries, due to its very high gravimetric capacity (3579 mAh g-1) in comparison to that of graphite (372 mAh g-1). However, Si electrodes suffer from poor cyclability due to the large volumetric expansion (up to 300%) of Si upon its lithiation, resulting in the electrode architecture disintegration, and in the instability of the solid electrolyte interphase (SEI). We have recently shown that low-cost and high-performance Si-based electrodes can be obtained by combining (i) the use of ball-milled (nanocrystalline) Si powder resulting in a smoother phase transition; (ii) the processing of the electrode at pH 3 with carboxymethylcellulose (CMC) binder favoring the covalent grafting of the CMC to the Si particles; (iii) the use of fluoroethylene and vinylene carbonates (FEC/VC) electrolyte additives resulting in a more stable SEI.1 In the present study, it is shown for the first time that the storage conditions of the Si-based film before assembling in the electrochemical cell has also a major impact on the electrode performance. This is illustrated in Fig. 1 which compares the evolution of the discharge capacities with cycling* of ball-milled Si-based electrodes prepared after storage at room temperature of the composite film** (a) for 1 day and 55 days in air and (b) for 6 days in air (10-15% relative humidity) and in humid air (70% relative humidity). It clearly appears that the film storage in air has a very positive impact on the electrode cycle life, which is accentuated under humid atmosphere. A possible explanation is that during the film storage, water molecules from air react with the film and modify the chemical links between the Si particles and the CMC binder. This tends to be confirmed by attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) analysis of the composite electrodes***. Indeed, as shown in Fig. 2, a significant increase of the peak centered at 1630 cm− 1 assigned to the stretching band of the carboxyl group of CMC is observed for the film stored in humid air, while the peak centered at 1750 cm-1assigned to a covalent bond between Si and CMC is decreased. This suggests an increase of the hydrogen bonds between the Si particles and CMC binder (Fig. 3), which could increase the deformability of the electrode, favorable to its mechanical stability with cycling. We believe that an optimum covalent / hydrogen bond ratio is required to obtain a film sufficiently rigid to maintain electronic connections but flexible enough to vary in volume without breaking/peeling off during cycling. * Electrodes were cycled in Swagelok-type cells with Li as counter/ref. electrode at full capacity between 1 and 0.005 V at a current density of 480 mA g-1 of Si. The electrolyte was LP30 + 10wt%FEC. ** (Si + CB + CMC+ pH3 buffer salts) in a weight ratio of 73.1/11.0/7.3/8.6. The Si loading was 1 mg/cm2. *** Electrodes were dried at 100°C under vacuum prior to ATR-FTIR analysis (same procedure as prior electrode cycling). Reference 1. M. Gauthier, D. Mazouzi, D. Reyter, B. Lestriez, P. Moreau, B. Lestriez, D. Guyomard, L. Roué. A low-cost and high-performance Si-based electrode for Li-ion batteries. Energy Environ. Sci. 6 (2013) 2145–2155. 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)0,001
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 enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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 Opus0,027
Tête enseignante GPT0,272
Écart entre enseignants0,245 · 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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