Study of the Structural Changes Undergone by Hybrid Nanostructured Si-CNTs Employed as an Anode Material in a Rechargeable Lithium-Ion Battery

材料科学 X射线光电子能谱 阳极 介电谱 碳纳米管 化学工程 锂(药物) 拉曼光谱 热重分析 循环伏安法 锂离子电池 无定形固体 基质(水族馆) 纳米技术 电化学 电极 电池(电) 化学 冶金 有机化学 功率(物理) 物理化学 内分泌学 工程类 地质学 物理 光学 海洋学 医学 量子力学
作者
Javier Palomino,Deepak Varshney,Brad R. Weiner,Gerardo Morell
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:119 (36): 21125-21134 被引量:28
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.5b01178
摘要

Silicon–carbon nanotube (Si-CNT) hybrid structures have been fabricated in a single step on Cu substrate by hot filament chemical vapor deposition (HFCVD). A mixture of straight chain saturated aliphatic polymer and Si nanoparticles was used as the seeding source. The material was analyzed by transmission electron microscopy (TEM) and electron energy loss spectroscopy (EELS), and the Si content in the Si-CNT was estimated to be ∼15% wt % by thermogravimetric analysis (TGA). Thereafter, the films were used for lithium-ion battery (LIB) anodes, whose cyclic voltammetry studies show redox peaks for Si and C consistent with lithium insertion/extraction, indicating good reversibility over extensive cycling. Electrochemical tests showed that Si-CNT electrodes can deliver an initial high discharge capacity of ∼700 mAh/g and a reversible capacity of ∼500 mAh/g over 520 cycles. After electrochemical cycling, the Si-CNTs were analyzed and compared to pristine material. The cycled films showed an increment of Si-CNT diameter and negligible cracks, formed due to high volumetric expansion of the silicon upon lithiation. Micro-Raman spectroscopy performed before electrochemical cycling established the presence of crystalline Si nanoparticles (<10 nm), and amorphous Si particles still bound to CNT after cycling. These results were confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). After cycling, the films showed good contact with the Cu substrate, and delamination was not observed by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The Si-CNT hybrid structure grown in a single step represents a promising anode material for a rechargeable LIB with high energy density and long cycling stability.

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
LSQ47发布了新的文献求助10
1秒前
guozi完成签到,获得积分10
1秒前
YONG完成签到,获得积分10
1秒前
优美茹妖完成签到,获得积分10
1秒前
温阳完成签到,获得积分10
1秒前
会飞的猪发布了新的文献求助30
2秒前
点凌蝶完成签到,获得积分10
2秒前
小吴完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
曾经的含烟完成签到,获得积分10
4秒前
科研狗完成签到 ,获得积分10
4秒前
华仔应助谨慎碧蓉采纳,获得10
4秒前
隐形觅翠完成签到,获得积分10
4秒前
子车立轩完成签到 ,获得积分10
5秒前
风铃夜雨完成签到 ,获得积分10
5秒前
专业中药人完成签到,获得积分10
6秒前
cheng完成签到 ,获得积分20
6秒前
难过的又柔完成签到,获得积分10
7秒前
科研大佬的路上完成签到,获得积分10
7秒前
伶俐的万天完成签到,获得积分10
7秒前
一只蓉馍馍完成签到,获得积分10
8秒前
打你发布了新的文献求助10
9秒前
哈二完成签到,获得积分10
9秒前
会飞的猪完成签到,获得积分10
9秒前
秋水完成签到,获得积分10
9秒前
Healer完成签到,获得积分10
9秒前
系小小鱼啊完成签到,获得积分10
9秒前
猫咪完成签到,获得积分10
9秒前
欧阳发布了新的文献求助10
10秒前
Wally完成签到,获得积分10
10秒前
Wang完成签到,获得积分10
10秒前
谨慎的安柏完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
冷傲雨寒完成签到,获得积分10
12秒前
abb完成签到 ,获得积分10
13秒前
无奈的如彤完成签到,获得积分10
13秒前
所所应助aa采纳,获得10
13秒前
不敢装睡完成签到,获得积分10
13秒前
飞快的邴完成签到,获得积分10
13秒前
机灵水池完成签到,获得积分10
14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
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 500
Research Methods for Applied Linguistics 500
Picture Books with Same-sex Parented Families Unintentional Censorship 444
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6414065
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8232809
关于积分的说明 17477811
捐赠科研通 5466908
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2888535
邀请新用户注册赠送积分活动 1865457
关于科研通互助平台的介绍 1703251