SiOx was prepared from a mixture of Si and SiO2 via high-energy ball milling as a negative electrode material for Li-ion batteries. The molar ratio of Si to SiO2 as precursors and the milling time were varied to identify the synthetic condition that could exhibit desirable anode performances. With an appropriate milling time, the material showed a unique microstructure in which amorphous Si nanoparticles were intimately embedded within the SiO2 matrix. The interface between the Si and SiO2 was composed of silicon suboxides with Si oxidation states from 0 to +4 as proven by X-ray photoelectron spectroscopy and electrochemical analysis. With the addition of a conductive carbon (Super P carbon black) as a coating material, the SiOx/C manifested superior specific capacity to a commercial SiOx/C composite without compromising its cycle-life performance. The simple mechanochemical method described in this study will shed light on cost-effective synthesis of high-capacity silicon oxides as promising anode materials.
Chae, Jeong Eun;Yang, Jun Mo;Kim, Sung Soo;Park, Ju Cheol
Applied Microscopy
/
v.48
no.2
/
pp.49-53
/
2018
A successful transmission electron microscope (TEM) analysis is closely related to the preparation of the TEM specimen and should be followed by the suitable TEM specimen preparation depending on the purpose of analysis and the subject materials. In the case of the Si-based anode material, lithium atoms of formed Li silicide were removed due to ion beam and electron beam during TEM specimen preparation and TEM observation. To overcome the problem, we proposed a new technique to make a TEM specimen without the ion beam damage. In this study, two types of test specimens from the Si-based anode material of Li-ion battery were prepared by respectively adopting the only focused ion beam (FIB) method and the new FIB-ultramicrotome method. TEM analyses of two samples were conducted to compare the Ga ion damage of the test specimen.
Journal of the Korean institute of surface engineering
/
v.56
no.1
/
pp.62-68
/
2023
Silicon (Si) is considered as a promising substitute for the conventional graphite due to its high theoretical specific capacity (3579 mAh/g, Li15Si4) and proper working voltage (~0.3V vs Li+/Li). However, the large volume change of Si during (de)lithiation brings about severe degradation of battery performances, rendering it difficult to be applied in the practical battery directly. As a one feasible candidate of industrial Si anode, silicon monoxide (SiOx) demonstrates great electrochemical stability with its specialized strategy, downsized Si nanocrystallites surrounded by Li+ inactive buffer phase (Li2O and Li4SiO4). Nevertheless, SiOx inherently has the initial irreversible capacity and poor electrical conductivity. To overcome those issues, conformal carbon coating has been performed on SiOx utilizing ethylbenzene as the carbon precursor of chemical vapor deposition (CVD). Through various characterizations, it is confirmed that the carbon is homogeneously coated on the surface of SiOx. Accordingly, the carbon-coated SiOx from CVD using ethylbenzene demonstrates 73% of the first cycle efficiency and great cycle life (88.1% capacity retention at 50th cycle). This work provides a promising synthetic route of the uniform and scalable carbon coating on Si anode for high-energy density.
To improve the performance of Si anodes in advanced Li-ion batteries, the design of the electrode plays a critical role, especially due to the large volumetric expansion in the Si anode during Li insertion. In our study, we used a simple fabrication method to prepare Si-based electrodes by grafting polyacrylic acid (PAA) to a carboxymethyl cellulose (CMC) binder (CMC-g-PAA). The procedure consists of first mixing nano-sized Si and the binders (CMC and PAA), and then coating the slurry on a Cu foil. The carbon network was formed via carbonization of the binders i.e., by a simple heat treatment of the electrode. The carbon network in the electrode is mechanically and electrically robust, which leads to higher electrical conductivity and better mechanical property. This explains its long cycle performance without the addition of a conducting agent (for example, carbon). Therefore, the partially carbonized CMC-g-PAA binder presented in this study represents a new feasible approach to produce Si anodes for use in advanced Li-ion batteries.
Lee Jae-Jun;Kim Soo-Ho;Lee Jong-Min;Yoon Young-Soo
Journal of the Korean Electrochemical Society
/
v.9
no.1
/
pp.34-39
/
2006
Electrochemical properties of Cu foil current collector with a $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$ Cu a Si thin film deposited by r.f sputtering as an anode for Li free battery were evaluated. The Cu foil current collectors were lied in and out of plasma during sputtering process. The X-ray diffraction results indicated that the as-deposited Si and $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$ thin films in and out of plasma did not show any crystalline difference. The $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$ film in plasma and Si film out of plasma showed better cyclability since crystalline $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$ has much higher ionic conductivity and crystalline Si film is much sensitive far volume change during charge-discharge process. These results suggested that the deposition of amorphous Si on Cu foil current collector is much better for fabrication of Li free battery and it can be useful for the unique battery with a cycling number constraint of below 10.
Here, we report on nanocrystalline Si-Al-M (M = Fe, Cu, Ni, Zr) alloys for use as an anode for lithium-ion batteries, which were fabricated via a melt-spinning method. Based on the XRD and TEM analyses, it was found that the Si-Al-M alloys consist of nanocrystalline Si grains surrounded by an amorphous matrix phase. Among the Si-Al-M alloys with different metal composition, Ni-incorporated Si-Al-M alloy electrode retained the high discharge capacity of 2492 mAh/g and exhibited improved cyclability. The superior $Li^+$ storage performance of Si-Al-M alloy with Ni component is mainly responsible for the incorporated Ni, which induces the formation of ductile and conductive inactive matrix with crystalline Al phase, in addition to the grain size reduction of active Si phase.
Two different anode composite materials comprising of Fe, Cu and Si prepared using high energy ball milling (HEBM) were explored for their capacity and cycling behaviors. Prepared powder composites in the ratio Cu:Fe:Si = 1:1:2.5 and 1:1:3.5 were characterized through X-Ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM). Nevertheless, the XRD shows absence of any new alloy/compound formation upon ball milling, the elements present in Cu(1)Fe(1)Si(2.5)/Graphite composite along with insito generated Li2O demonstrate a superior anodic behavior and delivers a reversible capacity of 340 mAh/g with a high coulombic efficiency (98%). The higher silicon content Cu(1)Fe(1)Si(3.5) along with graphite could not sustain capacity with cycling possibly due to ineffective buffer action of the anode constituents.
Silicon (Si) has been considered as a promising anode material because of its abundant reserves in nature, low lithium ion (Li+) intercalation/de-intercalation potential (below 0.5 V vs. Li/Li+) and high theoretical capacity of 4200 mA h/g. In this paper, we prepared a silicon-based (Si-based) anode material containing a small amount of silicon carbide by using magnesiothermic coreduction of silica and hexachlorobenzene. Because of good conductivity of silicon carbide, the cycle performance of the silicon-based anode materials containing few silicon carbide is greatly improved compared with pure silicon. The raw materials were formulated according to a silicon-carbon molar ratio of 10:0, 10:1, 10:2 and 10:3, and the obtained products were purified and tested for their electrochemical properties. After 1000 cycles, the specific capacities of the materials with silicon-carbon molar ratios of 10:0, 10:1, 10:2 and 10:3 were still up to 412.3 mA h/g, 970.3 mA h/g, 875.0 mA h/g and 788.6 mA h/g, respectively. Although most of the added carbon reacted with silicon to form silicon carbide, because of the good conductivity of silicon carbide, the cycle performance of silicon-based anode materials was significantly better than that of pure silicon.
Si/Mo multilayer anode consisting of active/inactive material was prepared using rf/dc magnetron sputtering. Molybdenum acts as a buffer against the volume change of the Silicon. Multilayer deposited on RT (reversible treatment) copper foil current collector to enhance adhesion between Silicon and copper foil. Deposited Silicon was identified as an amorphous. Amorphous has a relatively open structure than crystal structure, thus prevents the lattice expansion and has many diffusion paths of Li ion. When deposited time of Silicon and Molybdenum is 30 second and 2 second respectably, electrode has more capacity and good cycle stability. A 3000 nm thick multilayer was maintained 99% of the initial capacity (1624 $mAhg^{-1}$) after 100 cycles. As the increase of the multilayer thickness (4500 nm, 6000 nm), Si/Mo mutilayer anodes show aggravation cycle stability.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.