Stabilizing Tin Anodes in Sodium-Ion Batteries by Alloying with Silicon
Notice bibliographique
Résumé
Group IV of the periodic table is a promising column with respect to high capacity anode materials for sodium-ion batteries (SIBs). Unlike carbon which relies on interlayer defects, pores, and intercalation to store sodium, its heavier cousins—silicon, germanium, and tin—form binary alloys with sodium. Alloying does lead to the formation of high-capacity compounds, but they are, however, susceptible to large volumetric changes upon expansion that results in pulverization of the electrodes and poor cycling stability. Silicon and tin are particularly intriguing due to their high theoretical reversible capacities of 954 mAh/g (NaSi) and 847 mAh/g (Na 15 Sn 4 ), respectively, but suffer from poor practical capacity and very short lifetimes, respectively. To buffer the detrimental effects of volume expansion and contraction, nanoscale multilayer anodes comprising silicon and tin films were prepared and compared with uniform films composed of atomically mixed silicon and tin as well as elemental silicon and tin films. The results reveal that the high capacity fade for elemental Sn is associated with detrimental anodic (desodiation) reactions at a high cutoff voltage with a threshold defined as ∼0.8 V Na . Binary mixtures of Si and Sn were tested in a number of different architectures, including multilayer films and cosputtered films with varying volume ratios of both elements. All mixed films showed improved capacity retention compared to the performance of anodes comprising only elemental Sn. A multilayer structure composed of 3 nm thick silicon and tin layers showed the highest Coulombic efficiency and retained 97% of its initial capacity after 100 cycles, which is vastly improved compared to 7% retention observed for the elemental Sn film. The alloying element, Si, plays two roles: it stabilizes grain growth/pulverization and also alters the surface chemistry of the anodes, thus affecting the formation of solid electrolyte interphase.
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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) | 0,000 | 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 ».