清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Reduction mechanisms of additives on Si anodes of Li-ion batteries

阳极 还原(数学) 离子 材料科学 化学工程 化学 无机化学 电极 物理化学 有机化学 工程类 数学 几何学
作者
Julibeth M. Martínez de la Hoz,Perla B. Balbuena
出处
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics [Royal Society of Chemistry]
卷期号:16 (32): 17091-17098 被引量:97
标识
DOI:10.1039/c4cp01948b
摘要

Solid-electrolyte interphase (SEI) layers are films deposited on the surface of Li-ion battery electrodes during battery charge and discharge processes. They are due to electrochemical instability of the electrolyte which causes electron transfer from (to) the anode (cathode) surfaces. The films could have a protective passivating role and therefore understanding the detailed reduction (oxidation) processes is essential. Here density functional theory and ab initio molecular dynamics simulations are used to investigate the reduction mechanisms of vinylene carbonate (VC) and fluoroethylene carbonate (FEC) on lithiated silicon surfaces. These species are frequently used as "additives" to improve the SEI properties. It is found that on lithiated Si anodes (with low to intermediate degrees of lithiation) VC may be reduced via a 2e(-) mechanism yielding an opened VC(2-) anion. At higher degrees of lithiation, such a species receives two extra electrons from the surface resulting in an adsorbed CO(2-)(ads) anion and a radical anion ˙OC2H2O(2-). Additionally, in agreement with experimental observations, it is shown that CO2 can be generated from reaction of VC with the CO3(2-)anion, a product of the reduction of the main solvent, ethylene carbonate (EC). On the other hand, FEC reduction on LixSiy surfaces is found to be independent of the degree of lithiation, and occurs through three mechanisms. One of them leads to an adsorbed VC(2-) anion upon release from the FEC molecule and adsorption on the surface of F(-) and one H atom. Thus in some cases, the reduction of FEC may lead to the exact same reduction products as that of VC, which explains similarities in SEI layers formed in the presence of these additives. However, FEC may be reduced via two other multi-electron transfer mechanisms that result in formation of either CO2(2-), F(-), and ˙CH2CHO(-) or CO(2-), F(-), and ˙OCH2CHO(-). These alternative reduction products may oligomerize and form SEI layers with different components than those formed in the presence of VC. In all cases, FEC reduction also leads to formation of LiF moieties on the anode surface, in agreement with reported experimental data. The crucial role of the surface in each of these mechanisms is thoroughly explained.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
睡不醒完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
干鞅完成签到,获得积分10
6秒前
15秒前
childe发布了新的文献求助10
19秒前
楚科研完成签到 ,获得积分10
19秒前
29秒前
ENZO完成签到,获得积分10
31秒前
朴素的懿轩完成签到,获得积分10
44秒前
兴奋的虔完成签到,获得积分10
44秒前
爱撒娇的从寒完成签到,获得积分10
47秒前
腼腆的雪珊完成签到,获得积分10
1分钟前
鲜艳的乐珍完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
玛卡巴卡爱吃饭完成签到 ,获得积分10
1分钟前
woxinyouyou完成签到,获得积分0
1分钟前
老石完成签到 ,获得积分10
1分钟前
魔幻的松思完成签到,获得积分10
1分钟前
优雅的白云完成签到,获得积分10
2分钟前
隐形曼青的应助被科研通管家采纳,获得10
2分钟前
123的应助被科研通管家采纳,获得10
2分钟前
tjl完成签到 ,获得积分10
2分钟前
灿烂而孤独的八戒完成签到 ,获得积分0
2分钟前
2分钟前
2分钟前
英勇问晴完成签到,获得积分10
2分钟前
万能图书馆的应助被我爱小高采纳,获得10
2分钟前
和谐的不乐完成签到,获得积分10
3分钟前
清爽的口红完成签到,获得积分10
3分钟前
瘦瘦的映之完成签到,获得积分10
3分钟前
贤惠的觅夏完成签到,获得积分10
3分钟前
蓝意完成签到,获得积分0
3分钟前
4分钟前
阳光手机完成签到,获得积分10
4分钟前
可耐的山柏完成签到,获得积分10
4分钟前
碧蓝的冰蝶完成签到,获得积分10
4分钟前
4分钟前
阔达的碧彤完成签到,获得积分10
4分钟前
天真的紫安完成签到,获得积分10
4分钟前
5分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 800
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Stochastic Models in Operations Research,Vol. 2 600
Elektrische Feldverteilung in gasisolierten Anlagen unter Gleichspannungsbelastung 550
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8056841
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9482591
关于积分的说明 21313303
捐赠科研通 7624778
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3394756
关于科研通互助平台的介绍 2525802
邀请新用户注册赠送积分活动 2433076