• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

硅薄膜中的锂离子传输:高倍率能力阳极的障碍。

Lithium transport at silicon thin film: barrier for high-rate capability anode.

机构信息

Key Laboratory of Advanced Micro/Nanomaterials and Batteries/Cells (Ministry of Education) and Institute of New Energy Material Chemistry, Chemistry College, Nankai University, Tianjin 300071, People's Republic of China.

出版信息

J Chem Phys. 2010 Jul 21;133(3):034701. doi: 10.1063/1.3462998.

DOI:10.1063/1.3462998
PMID:20649344
Abstract

The major hurdle that retards the practical application of nanostructured silicon anode in rechargeable Li-ion batteries is the capacity retention during lithiation/delithiation processes, especially at high current rate (e.g., >5 C). Since fast Li transport in the electrode is the essential of high-rate capability, the rate-limiting step exists during Li transport process and needs to be determined. We here investigate Li transport properties of Si thin film anode by first-principles calculation and find that high intrinsic energy barrier (0.88 eV) of Li surface intercalation retards fast Li transport. However, this energy barrier can be efficiently reduced by surface modification, e.g., P or Al doping. The present results should shed light on designing Si anode of Li-ion batteries with high-rate capability.

摘要

在可充电锂离子电池中,纳米结构化硅阳极的实际应用受到阻碍,主要是因为在锂化/脱锂过程中容量保持率低,尤其是在高电流速率(例如,>5C)下。由于电极中快速的 Li 传输是高倍率性能的关键,因此在 Li 传输过程中存在限速步骤,需要确定该步骤。我们通过第一性原理计算研究了 Si 薄膜阳极的 Li 输运性质,发现 Li 表面嵌入的固有高能量势垒(0.88eV)阻碍了 Li 的快速传输。然而,通过表面修饰(例如 P 或 Al 掺杂)可以有效地降低这个能量势垒。本研究结果为设计具有高倍率性能的锂离子电池 Si 阳极提供了思路。

相似文献

1
Lithium transport at silicon thin film: barrier for high-rate capability anode.硅薄膜中的锂离子传输:高倍率能力阳极的障碍。
J Chem Phys. 2010 Jul 21;133(3):034701. doi: 10.1063/1.3462998.
2
Combination of lightweight elements and nanostructured materials for batteries.用于电池的轻质元素与纳米结构材料的组合。
Acc Chem Res. 2009 Jun 16;42(6):713-23. doi: 10.1021/ar800229g.
3
Lithium insertion in nanostructured TiO(2)(B) architectures.锂离子在纳米结构 TiO(2)(B) 架构中的嵌入。
Acc Chem Res. 2013 May 21;46(5):1104-12. doi: 10.1021/ar300176y. Epub 2013 Feb 20.
4
First principles simulations of the electrochemical lithiation and delithiation of faceted crystalline silicon.各向异性晶态硅的电化学嵌锂和脱锂的第一性原理模拟。
J Am Chem Soc. 2012 Sep 5;134(35):14362-74. doi: 10.1021/ja301766z. Epub 2012 Aug 23.
5
Vertically ordered Ni₃Si₂/Si nanorod arrays as anode materials for high-performance Li-ion batteries.垂直有序的 Ni₃Si₂/Si 纳米棒阵列作为高性能锂离子电池的阳极材料。
Nanoscale. 2012 Sep 7;4(17):5343-7. doi: 10.1039/c2nr31045g. Epub 2012 Jul 20.
6
Nanostructured hybrid silicon/carbon nanotube heterostructures: reversible high-capacity lithium-ion anodes.纳米结构杂化硅/碳纳米管异质结构:可逆高容量锂离子负极。
ACS Nano. 2010 Apr 27;4(4):2233-41. doi: 10.1021/nn901632g.
7
Nanocarbon networks for advanced rechargeable lithium batteries.用于先进可充电锂电池的纳米碳网络。
Acc Chem Res. 2012 Oct 16;45(10):1759-69. doi: 10.1021/ar300094m. Epub 2012 Sep 6.
8
Light-weight free-standing carbon nanotube-silicon films for anodes of lithium ion batteries.用于锂离子电池阳极的轻质独立式碳纳米管-硅薄膜。
ACS Nano. 2010 Jul 27;4(7):3671-8. doi: 10.1021/nn100619m.
9
First principles study of lithium insertion in bulk silicon.第一性原理研究硅体中的锂离子嵌入。
J Phys Condens Matter. 2010 Oct 20;22(41):415501. doi: 10.1088/0953-8984/22/41/415501. Epub 2010 Sep 23.
10
Comparison of the rate capability of nanostructured amorphous and anatase TiO2 for lithium insertion using anodic TiO2 nanotube arrays.使用阳极TiO2纳米管阵列比较纳米结构非晶态和锐钛矿型TiO2的锂插入速率性能。
Nanotechnology. 2009 Jun 3;20(22):225701. doi: 10.1088/0957-4484/20/22/225701. Epub 2009 May 13.

引用本文的文献

1
Dynamic instability of lithiated phosphorene.锂化磷烯的动态不稳定性。
RSC Adv. 2020 Sep 1;10(53):32259-32264. doi: 10.1039/d0ra04885b. eCollection 2020 Aug 26.
2
Defect and Doping Engineered Penta-graphene for Catalysis of Hydrogen Evolution Reaction.用于析氢反应催化的缺陷与掺杂工程化五边形石墨烯
Nanoscale Res Lett. 2021 Aug 13;16(1):130. doi: 10.1186/s11671-021-03590-3.
3
The Electrochemical Performances of n-Type Extended Lattice Spaced Si Negative Electrodes for Lithium-Ion Batteries.用于锂离子电池的n型扩展晶格间距硅负极的电化学性能
Front Chem. 2019 May 31;7:389. doi: 10.3389/fchem.2019.00389. eCollection 2019.
4
Challenges in Accommodating Volume Change of Si Anodes for Li-Ion Batteries.锂离子电池硅负极体积变化适应性方面的挑战。
ChemElectroChem. 2015 Nov;2(11):1645-1651. doi: 10.1002/celc.201500254. Epub 2015 Aug 31.