MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W3116198157 · doi:10.1149/ma2020-022273mtgabs

In Operando Mechanistic Elucidation of Graphite-Silicon Anode Interfaced with Amorphous Carbon for Advanced Lithium-Ion Batteries

2020· article· en· W3116198157 sur OpenAlexaff
Mihit H. Parekh, Anton D. Sediako, Ali Naseri, Murray J. Thomson, Vilas G. Pol

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvancements in Battery Materials
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMaterials scienceAnodeSiliconGraphiteNanotechnologyAmorphous carbonLithium (medication)Carbon fibersChemical engineeringAmorphous solidComposite numberElectrodeMetallurgyComposite materialChemistryOrganic chemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

There has always been a huge thrust in developing, inventing, or fabricating new materials for the anode, having high capacity with long cycle stability. After the failure of the Holy Grail lithium metal anode, in the 1990s, graphite captured the lithium-ion batteries (LIBs) market and has been its mainstay for the past three decades. However, because of limited theoretical capacity (372 mAh g−1), alloy materials like Ge, Si, Sb and Sn garnered a great amount of attention owing to their high extravagant theoretical capacity. Amongst all, silicon is considered the likely promising candidate for the next generation LIBs, however significant challenges (e.g. electrode pulverization, volume expansion, particle fragmentation, excessive solid electrolyte interface formation etc.) need to be addressed for achieving long stable cycle life. Different approaches to overcome the aforementioned issues have been tried for better handling of stress built up on account of volume changes, which include designing nanostructures, or nanocomposites. Despite promising electrochemistry performance, critical problems need to be addressed viz., uneconomical and complex processes, accelerated side reactions due to the high surface area, low tap density, and poor scalability. To tackle these complex issues, we designed a novel silicon-graphite anode interfaced with amorphous carbon derived from inexpensive starch. The presence of amorphous carbon helps accommodate the volume expansion along with enhanced electrical conductivity between Si nanoparticles and graphite particles. The synthesis process for silicon composite (GCSi) composite utilizes a pyrolysis technique, which can be easily scaled up, in an inert environment by homogeneously ball-milling Si-NPs, starch powder, and graphite. The fabricated composite material formation was mechanistically elucidated utilizing in-situ high-resolution environmental transmission electron microscopy (ETEM) as a function of temperature. Temperature ramping up was conducted from 40°C to 500°C at 0.2°C sec-1 with image-capturing every 5 minutes. The dehydrogenation and carbonization of the starch started around at 400℃ and finished about 500℃. With the homogenization of starch particles, they appeared to merge with the graphite. The inner structural homogenization and transition from coarser particles to the uniform continuum of surface further concurred from the BF images of the composite cross-section and the Secondary Electron recording, respectively. The tailored GCSi composite architecture comprising of 25 wt% Si-NPs delivered a high initial discharge capacity of 1126 mAh g−1 with 83% initial coulombic efficiency, while retaining 448 mAh g−1 specific capacity after 100 cycles, cycled at 500 mA g-1. Safety aspects of the GCSi electrode were observed using Multiple Module Calorimetry (MMC), whose unique capabilities allow for the in situ measurement of heat changes during electrochemical reactions of the cells and the study of thermal runaway events. For the measurement, the full cells (with lithium cobalt oxide cathode) were charged from room temperature to 300°C at 0.5°C min-1 rate and the thermal signatures were analyzed. Comparing the energy released during thermal runaway, per specific capacity of the full cell, LCO – GCSi cell released 20.89 kJ Ah-1, which is slightly lesser than 21.56 kJ Ah-1 of LCO – graphite cell. It appears that the novel silicon composite may be slightly safer to use as anode rather than graphite.

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 seuil0,005

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

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

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.

Tête enseignante Opus0,013
Tête enseignante GPT0,231
Écart entre enseignants0,218 · 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
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueECS Meeting AbstractsMême sujetAdvancements in Battery MaterialsTravaux en français237 207