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Enregistrement W2309673495 · doi:10.1149/ma2014-02/5/352

Very High Surface Capacity with Si Negative Electrodes Embedded in Copper Foam as 3D Current Collector

2014· article· en· W2309673495 sur OpenAlexaffabout
Driss Mazouzi, David Reyter, Magali Gauthier, Dominique Guyomard, Lionel Roué, Bernard Lestriez

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2014
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueElectrodeposition and Electroless Coatings
Établissements canadiensInstitut National de la Recherche Scientifique
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésGraphiteElectrodeMaterials scienceGravimetric analysisCurrent collectorLithium (medication)SiliconComposite materialNanotechnologyLithium-ion batteryCopperChemical engineeringBattery (electricity)OptoelectronicsMetallurgyChemistryElectrolyteOrganic chemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

For the last 10 years, a tremendous amount of work has been published to solve the problem of capacity fade of silicon-based electrodes which prevents their utilization in commercial lithium-ion batteries. The use of Si nanoparticles/nanowires to better accommodate large strain without cracking has developed and is very popular in the academic community. By playing on the nano-architecturing effect or tailoring the composite electrode formulation, several groups have reached up to 1000 cycles in half-cells versus lithium metal [1,2]. However, a careful look at the papers shows that in all studies the active mass loading is very low, typically less than 1 mg per cm², and thus the practical surface capacity of the corresponding electrodes is low, typically less than 1 mAh per cm². This is much lower than that of the state of the art graphite-based negative electrode, which reaches up to 5 mAh per cm² in cellular phones for example. As a consequence, although silicon is much more attractive than graphite due to its very high gravimetric capacity (3572 mAh g-1 versus 372 mAh g-1 for graphite) and volumetric capacity (2249 versus 779 mAh cm-3 for graphite), Si-based composite electrodes show lower practical surface capacity, as a matter of fact. The point is that the cycle life of Si-based electrodes dramatically decreases as the active mass loading increases, e.g. 1000 cycles at 0.5 mg per cm² vs. 50 cycles at 4 mg per cm² (Figure 1). We demonstrated that using copper foam instead of copper foil as current collector shows a great advantage in the cycle life and power performance. More than 400 cycles at an impressive Si loading of 10 mg cm-² could be reached, i.e. with a surface capacity of 10 mAh cm-2 [3]. The thinness of the composite coating on the foam walls favors a better preservation of the electronic wiring upon cycling and fast lithium ion diffusion. A higher coulombic efficiency in half cells with lithium metal as the counter electrode is achieved by using carbon nanofibers (CNF) rather than carbon black (CB). The possibility to reach in practice higher surface could allow a significant increase of both the volumetric and gravimetric energy densities by 23% and 19%, respectively, for the Cu foam-Silicon//LiFePO4 stack compared to the Graphite/LiFePO4 stack of traditional design. Acknowledgements Financial funding from the Agence Nationale de la Recherche (ANR) of France (BASILIC project) and the Natural Science and Engineering Research Council (NSERC) of Canada is acknowledged. The authors thank D. Pilon (Metafoam Inc.) for supplying the Cu foams. References [1] L. Hu, F. La Mantia, H. Wu, X. Xie, J. McDonough, M. Pasta, Y. Cui, Adv. Energy Mater., 1, 1012 (2011). [2] I. Kovalenko, B. Zdyrko, A. Magasinski, B. Hertzberg, Z. Milicev, R. Burtovyy, I. Luzinov and G. Yushin, Science, 334, 75 (2011). [3] D. Mazouzi, , D. Reyter, M. Gauthier, P. Moreau, D. Guyomard, L. Roué, B. Lestriez, Adv. Energy Mater., DOI: 10.1002/aenm.201301718. Figure 1. (a) Surface SEM images of a Cu foam filled with 5 mg of Si/CNF/CMC/Buffer composite electrode (4.6 mg Si per cm2). (b) Cycle life as a function of the active mass loading for Foil-Si/CB/CMC/Buffer and Foam-Si/CNF/CMC/Buffer electrodes (Si//Li half-cell with LP30+2%VC+10%FEC, capacity limitation of 1200mAh per g of Si).

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 enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,009

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,002

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 Opus0,007
Tête enseignante GPT0,206
Écart entre enseignants0,199 · 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
Publié2014
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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