Electrochemical Investigation of (De-)Lithiation Behaviors of Al Anodes and the Solubility Range of β-Lial Phase at Room Temperature
Notice bibliographique
Résumé
Alloy anodes have been extensively studied over past decades to replace the graphite of lithium-ion batteries (LIBs). Most efforts are made towards those anode materials with high specific capacities such as silicon and germanium. To minimize the negative impacts of the volume expansions during Li incorporation, protective coatings or specific micro- and nanostructures have been suggested, but a commercialization on a larger scale was impeded by such preparation costly procedures. Therefore, the optimal alloy anode candidate should balance the cost, capacity and manufacturing complexity rather than solely maximize the specific capacity. Aluminum, an underappreciated anode material, possesses intrinsic properties that fulfill the criteria mentioned above. The origin of the main capacity of aluminum anode is upon the formation of the β phase (LiAl; ca. 1Ah/g). However, the (de-)alloying processes of Al remain poorly understood, especially at room temperature under which LIBs usually operate. In this study, we investigate the (de-)lithiation that occurs within the solubility range of the β phase Although this Li solubility is highlighted by multiple versions of the Li-Al phase diagrams, the solubility range at low temperatures was not specified yet due to the experimental conditions of previous phase diagram studies (> 400 °C). Various electrochemical analytic tools and methods are used to shed light on the Li solubility within the β phase. The Li solubility range of the β phase is determined to be roughly 5 at% by a potentiostatic charge counting experiment at room temperature. Moreover, the cyclic voltammetry of partially lithiated Al foils shows that the β phase can be (de-)saturated without propagating the phase front towards the α phase. If galvanostatic charge and discharge is smartly controlled by taking into consideration of the solubility range, the cycling life of β-LiAl anode can be significantly improved. Not only does this piece of work provide fundamental data for the β-LiAl phase at room temperature that complements the existing phase diagrams, but also implies that aluminum foil holds great potential as an anode material for the next generation of lithium-based batteries.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| 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 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».