Microstructural characterization of Li insertion in individual silicon nanowires

Abstract

The lithiation and delithiation process of silicon nanowire arrays (SiNWs) on silicon substrates has been studied with high-resolution electron microscopy. The composition of lithiated SiNWs was revealed, consisting of the unreacted crystalline silicon core and the reacted amorphous Li-Si shell. In particular, the Li-Si shell was comprised of a mixture of amorphous silicon oxide and crystalline silicon, leading to hindrance during Li-Si alloying/dealloying upon cycling

Electrochemical Characterization of Cu-Catalysed Si Nanowires as an Anode for Lithium-Ion Cells

“…This investigation has permitted to better understand the role of the crystalline-amorphous core-shell structure of the SiNWs on the charge and discharge processes. In particular, as described above, while the reversible process can be attributed to the lithiation of crystalline Si, the high irreversible capacity (70%) found in the first cycle can be ascribed to the formation of a SEI passivation layer on the silicon nanowire surface, induced by the reduction of the electrolyte [48,49]. Some authors showed that a carbon coating or a conductive polymer used as a binder can drastically reduce this irreversible loss [36,37].…”

Электрохимическая Аморфизация Как Метод Повышения Скоростных Характеристик Кристаллических Кремниевых Анодов Для Литий-Ионных Аккумуляторов

“…Известно, что при электрохимическом внедрении лития в кристаллический кремний образуются аморфные сплавы Li x Si и после экстракции лития Si остается аморфным [7][8][9]. Как было показано в [10,11], кристаллические кремниевые микроструктуры способны работать в режиме, когда литий проникает не на всю глубину Si-частиц, т. е. при циклировании cохраняется граница между аморфным и кристаллическим кремнием. Первые циклы литирования и делитирования играют важную роль для последующего поведения электродов, так как определяют, какое количество c-Si может быть преобразовано в аморфный.…”