Density functional theory assessment of the lithiation thermodynamics and phase evolution in si-based amorphous binary alloys

材料科学 合金 阳极 无定形固体 非晶态金属 密度泛函理论 电解质 热力学 反应性(心理学) 相(物质) 化学物理 冶金 物理化学 计算化学 电极 结晶学 有机化学 化学 病理 物理 替代医学 医学
作者
Eric Sivonxay,Kristin A. Persson
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:53: 42-50 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2022.08.015
摘要

Development of novel alloy-based anodes has the potential to increase the energy storage capacity of current Li-ion based energy storage technology. In particular, Si-based anodes are of interest due to their high theoretical capacity, but suffer from poor cycle and calendar life stemming from large volumetric expansion and a non-passivating solid-electrolyte interface. The addition of amorphous components to the Si anode has been shown to improve the mechanical and chemical stability during lithiation. In this study, we use density functional theory (DFT) to probe the thermodynamics of amorphous alloy formation in a range of binary Si-X alloy systems, where X constitutes any element from periodic table groups 1–17. The alloying elements are classified as active or inactive components based on the reactivity with Li, where active elements form stable binary compounds with Li and inactive elements do not. Here we find that when alloying inactive elements, most inactive components do not fully reduce and hence result in the extrusion of metallic phases. Formation of Si-X compounds with no reactivity to Li results in deactivation of Si and decreased capacity. Alloying with Li-inactive elements also bypasses early Si lithiation stages and decreases the onset potential for lithiation. Most of the Li-active elements do not form stable Si-X binaries or Li-Si-X ternaries, resulting in lithiation potentials composed of voltage steps matching those of the base elements (Li<sub>x</sub>X and Li<sub>x</sub>Si), while the others may not be of much practical use due to their high lithiation potentials or preciousness, but may buffer against volumetric expansion.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
1111发布了新的文献求助10
刚刚
喝一杯完成签到,获得积分10
刚刚
脑洞疼应助ma采纳,获得10
1秒前
Feifei_LMF完成签到,获得积分10
3秒前
6秒前
充电宝应助Quhang采纳,获得10
8秒前
齐靖柔完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
认真雅阳发布了新的文献求助10
13秒前
镓氧锌钇铀应助idiot采纳,获得10
15秒前
言叶发布了新的文献求助10
18秒前
科目三应助盐鸠牲采纳,获得10
19秒前
科研小白完成签到 ,获得积分10
23秒前
高兴的大米完成签到,获得积分10
24秒前
lkp完成签到 ,获得积分10
25秒前
言叶完成签到,获得积分10
27秒前
30秒前
Lucas应助姚虹旭采纳,获得10
33秒前
36秒前
蓝色完成签到,获得积分10
37秒前
wangrr完成签到,获得积分10
37秒前
gentleripper发布了新的文献求助10
41秒前
Akim应助zac采纳,获得30
42秒前
窦包完成签到,获得积分10
43秒前
科研通AI6应助maxyer采纳,获得10
43秒前
44秒前
玛卡巴卡完成签到 ,获得积分10
45秒前
46秒前
611牛马应助centlay采纳,获得10
46秒前
泡泡泡芙完成签到,获得积分20
46秒前
48秒前
RTena.发布了新的文献求助10
49秒前
梦XING发布了新的文献求助10
50秒前
深海鳕鱼完成签到,获得积分10
50秒前
yangyangandrong完成签到,获得积分10
51秒前
SciGPT应助cookie采纳,获得30
51秒前
姚虹旭发布了新的文献求助10
52秒前
英姑应助coisini采纳,获得10
53秒前
HAHA1发布了新的文献求助10
55秒前
57秒前
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
Fermented Coffee Market 2000
PARLOC2001: The update of loss containment data for offshore pipelines 500
Critical Thinking: Tools for Taking Charge of Your Learning and Your Life 4th Edition 500
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 500
A Manual for the Identification of Plant Seeds and Fruits : Second revised edition 500
Vertebrate Palaeontology, 5th Edition 340
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5259868
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4421366
关于积分的说明 13762922
捐赠科研通 4295395
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2356893
邀请新用户注册赠送积分活动 1353212
关于科研通互助平台的介绍 1314393