Influence of silicon nanoscale building blocks size and carbon coating on the performance of micro-sized si-c composite li-ion anodes

Advanced Energy Materials

Volumn 3, Issue 11, 2013, Pages 1507-1515

  Yi, Ran ^a   Dai, Fang ^a   Gordin, Mikhail L ^a   Sohn, Hiesang ^a   Wang, Donghai ^a  

^a The Pennsylvania State University   (United States)

Author keywords

batteries; carbon coating; microstructures; silicon carbon composites

Indexed keywords

CARBON COATING; COULOMBIC EFFICIENCY; CYCLING PERFORMANCE; CYCLING STABILITY; ELECTROCHEMICAL PERFORMANCE; NANOSCALE BUILDING BLOCKS; THEORETICAL CAPACITY; VOLUMETRIC CAPACITY;

ANODES; CARBON; COATINGS; LITHIUM; MICROSTRUCTURE; NANOTECHNOLOGY; OPTIMIZATION; SOLAR CELLS;

SILICON;

EID: 84887440117     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201300496     Document Type: Article

References (65)

1. M. S. Whittingham, Chem. Rev. 2004, 104, 4271.
2. B. Kang, G. Ceder, Nature 2009, 458, 190.
3. M. Armand, J. M. Tarascon, Nature 2008, 451, 652.
4. M. Winter, J. O. Besenhard, M. E. Spahr, P. Novák, Adv. Mater. 1998, 10, 725.
5. B. A. Boukamp, G. C. Lesh, R. A Huggins, J. Electrochem. Soc. 1981, 128, 725.
6. H. Wu, G. Chan, J. W. Choi, I. Ryu, Y. Yao, M. T. McDowell, S. W. Lee, A. Jackson, Y. Yang, L. Hu, Y. Cui, Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 310.
7. L. Y. Beaulieu, K. W. Eberman, R. L. Turner, L. J. Krause, J. R. Dahn, Electrochem. Solid-State Lett. 2001, 4, A137.
8. S. R. Chen, M. L. Gordin, R. Yi, G. Howlett, H. Sohn, D. H. Wang, Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 12741.
9. W. Wang, P. N. Kumta, ACS Nano 2010, 4, 2233.
10. H. Wu, G. Zheng, N. Liu, T. J. Carney, Y. Yang, Y. Cui, Nano Lett. 2012, 12, 904.
11. N. Liu, H. Wu, M. T. McDowell, Y. Yao, C. Wang, Y. Cui, Nano Lett. 2012, 12, 3315.
12. L. F. Cui, Y. Yang, C. M. Hsu, Y. Cui, Nano Lett. 2009, 9, 3370.
13. W. Zhou, S. Upreti, M. S. Whittingham, Electrochem. Commun. 2011, 13, 1102.
14. M. Holzapfel, H. Buqa, W. Scheifele, P. Novák, F. M. Petrat, Chem. Commun. 2005, 1566.
15. J. K. Lee, K. B. Smith, C. M. Hayner, H. H. Kung, Chem. Commun. 2010, 46, 2025.
16. J. K. Yoo, J. Kim, Y. S. Jung, K. Kang, Adv. Mater. 2012, 40, 5452.
17. L. Su, Y. Jing, Z. Zhou, Nanoscale 2011, 3, 3967.
18. C. K. Chan, H. Peng, G. Liu, K. McIlwrath, X. F. Zhang, R. A. Huggins, Y. Cui, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 31.
19. X. Chen, K. Gerasopoulos, J. Guo, A. Brown, C. Wang, R. Ghodssi, J. N. Culver, ACS Nano 2010, 4, 5366.
20. J. H. Warner, A. Hoshino, K. Yamamoto, R. D. Tilley, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 4550.
21. H. Kim, B. Han, J. Choo, J. Cho, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 10151.
22. A. Magasinski, P. Dixon, B. Hertzberg, A. Kvit, J. Ayala, G. Yushin, Nat. Mater. 2010, 9, 353.
23. B. M. Bang, H. Kim, H. K. Song, J. Cho, S. Park, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 5013.
24. B. M. Bang, J. I. Lee, H. Kim, J. Cho, S. Park, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 878.
25. J. I. Lee, S. Park, Nano Energy 2013, 2, 146.
26. G. Jeong, J. H. Kim, Y. U. Kim, Y. J. Kim, J. Mater. Chem. 2012, 22, 7999.
27. J. H. Kim, H. J. Sohn, H. Kim, G. Jeong, W. Choi, J. Power Sources 2007, 170, 456.
28. T. Morita, N. Takami, J. Electrochem. Soc. 2006, 153, A425.
29. J. I. Lee, N. S. Choi, S. Park, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7878.
30. J. I. Lee, K. T. Lee, J. Cho, J. Kim, N. S. Choi, S. Park, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 2767.
31. R. Yi, F. Dai, M. L. Gordin, S. R. Chen, D. H. Wang, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 295.
32. F. Dai, R. Yi, M. L. Gordin, S. R. Chen, D. H. Wang, RSC Adv. 2012, 2, 12710.
33. H. Kim, M. Seo, M. H. Park, J. Cho, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 2146.
34. M. T. McDowell, S. W. Lee, I. Ryu, H. Wu, W. D. Nix, J. W. Choi, Y. Cui, Nano Lett. 2011, 11, 4018.
35. I. Ryu, J. W. Choi, Y. Cui, W. D. Nix, J. Mech. Phys. Solids 2011, 59, 1717.
36. Y. C. Yen, S. C. Chao, H. C. Wu, N. L. Wu, J. Electrochem. Soc. 2009, 156, A95.
37. Y. H. Xu, G. P. Yin, Y. L. Ma, P. J. Zuo, X. Q. Chen, J. Mater. Chem. 2010, 20, 3216.
38. Y. S. Hu, R. Demir-Cakan, M. M. Titirici, J. O. Müller, R. Schlögl, M. Antonietti, J. Maier, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 1645.
39. K. Evanoff, A. Magasinski, J. B. Yang, G. Yushin, Adv. Energy Mater. 2011, 1, 495.
40. H. P. Jia, P. F. Gao, J. Yang, J. L. Wang, Y. N. Nuli, Z. Yang, Adv. Energy Mater. 2011, 1, 1036.
41. K. H. Seng, M. H. Park, Z. P. Guo, H. K. Liu, J. Cho, Nano Lett. 2013, 13, 1230.
42. J. D. Wilcox, M. M. Doeff, M. Marcinek, R. Kostecki, J. Electrochem. Soc. 2007, 154, A389.
43. X. L. Li, P. Meduri, X. L. Chen, W. Qi, M. H. Engelhard, W. Xu, F. Ding, J. Xiao, W. Wang, C. M. Wang, J. G. Zhang, J. Liu, J. Mater. Chem. 2012, 22, 11014.
44. M. T. McDowell, S. W. Lee, I. Ryu, H. Wu, W. D. Nix, J. W. Choi, Y. Cui, Nano Lett. 2011, 11, 4018.
45. P. R. Abel, Y. M. Lin, H. Celio, A. Heller, C. B. Mullins, ACS Nano, 2012, 6, 2506.
46. M. T. McDowell, S. W. Lee, J. T. Harris, B. A. Korgel, C. Wang, W. D. Nix, Y. Cui, Nano Lett. 2013, 13, 758.
47. X. H. Liu, L. Zhong, S. Huang, S. X. Mao, T. Zhu, J. Y. Huang, ACS Nano 2012, 6, 1522.
48. N. Shimodaira, A. Masui, J. Appl. Phys. 2002, 92, 902.
49. D. Gautam, E. Koyanagi, T. Uchino, J. Appl. Phys. 2009, 105, 073517.
50. F. Jolly, F. Rochet, G. Dufour, C. Grupp, A. Taleb-Ibrahimi, J. Non-Cryst. Solids 2001, 280, 150.
51. J. Lee, J. Bae, J. Heo, I. T. Han, S. N. Cha, D. K. Kim, M. Yang, H. S. Han, W. S. Jeon, J. Chung, J. Electrochem. Soc. 2009, 156, A905.
52. R. Wang, G. Zhou, Y. Liu, S. Pan, H. Zhang, D. Yu, Z. Zhang, Phys. Rev. B 2000, 61, 16827.
53. S. Hernández, A. Martínez, P. Pellegrino, Y. Lebour, B. Garrido, E. Jordana, J. M. Fedeli, J. Appl. Phys. 2008, 104, 044304.
54. K. H. Seng, M. H. Park, Z. P. Guo, H. K. Liu, J. Cho, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5657.
55. T. Tanzawa, W. C. Gardiner Jr., J. Phys. Chem. 1980, 84, 236.
56. E. Pollak, G. Salitra, V. Baranchugov, D. Aurbach, J. Phys. Chem. C 2007, 111, 11437.
57. C. Natarajan, H. Fujimoto, K. Tokumitsu, A. Mabuchi, T. Kasuh, Carbon 2001, 39, 1409.
58. M. Tatsumisago, H. Yamashita, A. Hayashi, H. Morimoto, T. Minami, J. Non-Cryst. Solids 2000, 274, 30.
59. C. Wang, A. J. Appleby, F. E. Little, Solid State Ionics 2002, 147, 13.
60. M. M. Doeff, J. D. Wilcox, R. Yu, A. Aumentado, M. Marcinek, R. Kostecki, J. Solid State Electrochem. 2008, 12, 995.
61. L. F. Cui, L. Hu, H. Wu, J. W. Choi, Y. Cui, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, A592.
62. M. N. Obrovac, L. J. Krause, J. Electrochem. Soc. 2007, 154, A103.
63. M. Yoshio, T. Tsumura, N. Dimov, J. Power Sources 2005, 146, 10.
64. U. Kasavajjula, C. Wang, A. J. Appleby, J. Power Sources 2007, 163, 1003.
65. M. Thakur, S. L. Sinsabaugh, M. J. Isaacson, M. S. Wong, S. L. Biswal, Sci. Rep. 2012, 2, 795.