Li Segregation Induces Structure and Strength Changes at the Amorphous Si/Cu Interface

材料科学 锂(药物) 电极 二次离子质谱法 无定形固体 密度泛函理论 化学物理 分层(地质) 从头算 离子 纳米技术 复合材料 计算化学 结晶学 化学 冶金 物理化学 古生物学 内分泌学 生物 有机化学 构造学 医学 俯冲
作者
Maria Stournara,Xingcheng Xiao,Yue Qi,Priya Johari,Peng Lü,Brian W. Sheldon,Huajian Gao,Vivek B. Shenoy
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:13 (10): 4759-4768 被引量:82
标识
DOI:10.1021/nl402353k
摘要

The study of interfacial properties, especially of their change upon lithiation, is a fundamentally significant and challenging topic in designing heterogeneous nanostructured electrodes for lithium ion batteries. This issue becomes more intriguing for Si electrodes, whose ultrahigh capacity is accompanied by large volume expansion and mechanical stress, threatening with delamination of silicon from the metal current collector and failure of the electrode. Instead of inferring interfacial properties from experiments, in this work, we have combined density functional theory (DFT) and ab initio molecular dynamics (AIMD) calculations with time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) measurements of the lithium depth profile, to study the effect of lithiation on the a-Si/Cu interface. Our results clearly demonstrate Li segregation at the lithiated a-Si/Cu interface (more than 20% compared to the bulk concentration). The segregation of Li is responsible for a small decrease (up to 16%) of the adhesion strength and a dramatic reduction (by one order of magnitude) of the sliding resistance of the fully lithiated a-Si/Cu interface. Our results suggest that this almost frictionless sliding stems from the change of the bonding nature at the interface with increasing lithium content, from directional covalent bonding to uniform metallic. These findings are an essential first step toward an in-depth understanding of the role of lithiation on the a-Si/Cu interface, which may contribute in the development of quantitative electrochemical mechanical models and the design of nonfracture-and-always-connected heterogeneous nanostructured Si electrodes.
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
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
Lucas应助ysta采纳,获得10
刚刚
2秒前
lalala发布了新的文献求助10
2秒前
cctv18应助Justtry采纳,获得10
2秒前
4秒前
花小猪的回形针完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
机智素完成签到 ,获得积分10
6秒前
jellorio发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
万能图书馆应助郭敬杰采纳,获得10
7秒前
丘比特应助卛e采纳,获得10
8秒前
9秒前
zyh完成签到,获得积分10
9秒前
wm发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
11秒前
12秒前
12秒前
zyh发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
13秒前
15秒前
jellorio完成签到,获得积分20
15秒前
Max108发布了新的文献求助10
15秒前
lalala发布了新的文献求助10
18秒前
郭敬杰发布了新的文献求助10
18秒前
老宇126发布了新的文献求助20
19秒前
19秒前
19秒前
一一完成签到 ,获得积分20
20秒前
21秒前
Max108完成签到,获得积分10
22秒前
24秒前
特来骑完成签到 ,获得积分10
25秒前
伊忍姜完成签到,获得积分10
26秒前
无响应完成签到 ,获得积分10
27秒前
30秒前
30秒前
31秒前
高分求助中
One Man Talking: Selected Essays of Shao Xunmei, 1929–1939 1000
Yuwu Song, Biographical Dictionary of the People's Republic of China 700
[Lambert-Eaton syndrome without calcium channel autoantibodies] 520
Sphäroguß als Werkstoff für Behälter zur Beförderung, Zwischen- und Endlagerung radioaktiver Stoffe - Untersuchung zu alternativen Eignungsnachweisen: Zusammenfassender Abschlußbericht 500
少脉山油柑叶的化学成分研究 430
Revolutions 400
MUL.APIN: An Astronomical Compendium in Cuneiform 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2454248
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2126117
关于积分的说明 5414714
捐赠科研通 1854787
什么是DOI,文献DOI怎么找? 922455
版权声明 562340
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 493566