Chemo-mechanical failure mechanisms of the silicon anode in solid-state batteries

阳极 材料科学 电解质 相间 复合数 微尺度化学 锂(药物) 空隙(复合材料) 电化学 纳米技术 复合材料 电极 化学工程 冶金 化学 物理化学 工程类 医学 数学教育 数学 生物 遗传学 内分泌学
作者
Hanyu Huo,Ming Jiang,Yang Bai,Shamail Ahmed,Kerstin Volz,Hannah Hartmann,Anja Henß,Chandra Veer Singh,Dierk Raabe,Jürgen Janek
出处
期刊:Nature Materials [Nature Portfolio]
卷期号:23 (4): 543-551 被引量:301
标识
DOI:10.1038/s41563-023-01792-x
摘要

Abstract Silicon is a promising anode material due to its high theoretical specific capacity, low lithiation potential and low lithium dendrite risk. Yet, the electrochemical performance of silicon anodes in solid-state batteries is still poor (for example, low actual specific capacity and fast capacity decay), hindering practical applications. Here the chemo-mechanical failure mechanisms of composite Si/Li 6 PS 5 Cl and solid-electrolyte-free silicon anodes are revealed by combining structural and chemical characterizations with theoretical simulations. The growth of the solid electrolyte interphase at the Si|Li 6 PS 5 Cl interface causes severe resistance increase in composite anodes, explaining their fast capacity decay. Solid-electrolyte-free silicon anodes show sufficient ionic and electronic conductivities, enabling a high specific capacity. However, microscale void formation during delithiation causes larger mechanical stress at the two-dimensional interfaces of these anodes than in composite anodes. Understanding these chemo-mechanical failure mechanisms of different anode architectures and the role of interphase formation helps to provide guidelines for the design of improved electrode materials.
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
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
苑开心完成签到,获得积分10
刚刚
Calista发布了新的文献求助30
刚刚
adawin发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
小二郎应助小龙采纳,获得10
2秒前
cauer569完成签到,获得积分10
2秒前
eilizheng完成签到,获得积分10
2秒前
suntreenew完成签到,获得积分10
3秒前
魁梧的尔安完成签到,获得积分10
3秒前
psychic发布了新的文献求助10
4秒前
cky发布了新的文献求助30
4秒前
传奇3应助丰富若烟采纳,获得20
8秒前
Dz完成签到,获得积分10
9秒前
白糖完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
10秒前
流苏完成签到,获得积分10
10秒前
锦鲤完成签到,获得积分10
10秒前
舒适的如萱应助yooo采纳,获得10
11秒前
星星不说话完成签到,获得积分10
11秒前
王启源关注了科研通微信公众号
11秒前
12秒前
12秒前
liuyq0501完成签到,获得积分0
12秒前
12秒前
俭朴的乐巧完成签到 ,获得积分10
13秒前
烟花应助Maqian采纳,获得10
14秒前
无限的语芹完成签到,获得积分10
14秒前
橙橙橙123发布了新的文献求助10
14秒前
HIuoio应助cheng采纳,获得10
15秒前
锦鲤发布了新的文献求助20
15秒前
华仔应助adawin采纳,获得10
16秒前
酸甜完成签到,获得积分10
17秒前
沉静连虎完成签到,获得积分10
17秒前
joeqin完成签到,获得积分0
17秒前
18秒前
感动伟祺完成签到,获得积分10
18秒前
CjwCjw发布了新的文献求助10
18秒前
印第安老斑鸠应助kkk采纳,获得10
19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
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
CLSI VET01S-2024 Performance Standards for Antimicrobial Disk and Dilution Susceptibility Tests for Bacteria Isolated From Animals (7th Ed) 500
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 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7760924
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9306093
关于积分的说明 20292421
捐赠科研通 7345478
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3313052
关于科研通互助平台的介绍 2463334
邀请新用户注册赠送积分活动 2327290