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Enregistrement W2346848854 · doi:10.1149/ma2016-03/2/1014

A Simple Maturation Process to Increase the Performance of Si-Based Anodes for Li-Ion Batteries

2016· article· en· W2346848854 sur OpenAlexaff
Cuauhtémoc Reale Hernandez, Zouina Karkar, Dominique Guyomard, Bernard Lestriez, Lionel Roué

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2016
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvancements in Battery Materials
Établissements canadiensInstitut National de la Recherche Scientifique
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMaterials scienceElectrodeElectrolyteElectrochemistryChemical engineeringNanocrystalline materialGravimetric analysisFOIL methodSiliconGraphiteAnodeNanotechnologyComposite materialMetallurgyChemistry

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 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 More recently, we have shown that the storage conditions of the Si-based film before assembling in the electrochemical cell has also a major impact on the electrode performance.2 In this context, we have elaborated a film maturation process which simply consists of storing the electrode in humid air (85% RH) at room temperature for at least two days. This process has a significant positive impact on the electrode performance as is illustrated in Fig. 1a which compares the cycling performance of ball-milled Si-based electrodes cast on a copper foil with and without a film maturation step. Different mechanisms are proposed to explain why humid storage has such a beneficial impact on the electrode performance. Firstly, humid air may increase the film adherence on the copper current collector by increasing the amount of CuOH groups which can create bonds with the CMC binder. This tends to be supported by the fact that the film maturation step has no significant impact when a carbon layer is deposited on the copper current collector prior to the maturation step as shown on Fig. 1b. Secondly, water molecules from air can 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. 2a, a significant increase of the intensity 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 intensity of the peak centered at 1750 cm-1 assigned to ester bond between Si and CMC is decreased. This suggests that during the maturation step, some of the ester bonds between Si particles and CMC binder are converted into less rigid hydrogen bonds as schematized in Fig.2b. This may increase the deformability of the electrode, which can better accommodate volume variations with cycling. Thirdly, the humid air could modify the surface chemistry of silicon particles by increasing the amount of silicon oxide and/or silanols (SiOH). This would increase the amount of bonds between silicon particles and binder, and/or help to stabilise the SEI layer. Various experiments for supporting these different hypotheses will be presented. References 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. C. Real Hernandez, Z. Karkar, D. Guyomard, B. Lestriez, L. Roué. A film maturation process for improving the cycle life of Si-based anodes for Li-ion batteries. Electrochem. Comm. 61 (2015) 102-105. 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 enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,007

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 savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,002

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 Opus0,012
Tête enseignante GPT0,251
Écart entre enseignants0,239 · 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
Publié2016
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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