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
刚刚
刚刚
1秒前
华仔应助等待启程的轮子采纳,获得10
1秒前
可靠豌豆发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
2秒前
2秒前
Akim应助ZhangSN采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
3秒前
爆米花应助激昂的航空采纳,获得10
3秒前
yang2026完成签到,获得积分10
3秒前
文静修杰发布了新的文献求助10
3秒前
萨尼铁塔发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
CHN发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
林子青发布了新的文献求助20
5秒前
szcx完成签到,获得积分10
5秒前
大吉大利发布了新的文献求助10
6秒前
加州卡车王发布了新的文献求助100
6秒前
7秒前
7秒前
7秒前
华仔应助乔治采纳,获得10
7秒前
7秒前
222520zys发布了新的文献求助10
7秒前
逆时针应助韦颖采纳,获得10
8秒前
9秒前
赘婿应助rooner采纳,获得30
9秒前
small发布了新的文献求助10
9秒前
SciGPT应助黎某采纳,获得10
10秒前
10秒前
10秒前
10秒前
10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
The Multiple Self-States Drawing Technique 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Rosenblum, Global Change Biology 500
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 7770193
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9313065
关于积分的说明 20332009
捐赠科研通 7355404
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3316178
关于科研通互助平台的介绍 2465033
邀请新用户注册赠送积分活动 2331024