"Физика и техника полупроводников"
Издателям
Вышедшие номера
Электрохимические характеристики наноструктурированных кремниевых анодов для литий-ионных аккумуляторов
Астрова Е.В.1, Ли Г.В.1, Румянцев А.M.1, Жданов В.В.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: east@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 2 июня 2015 г.
Выставление онлайн: 20 января 2016 г.

Изучены периодические высокоаспектные структуры с тонкими вертикальными стенками с точки зрения применимости их в качестве отрицательных электродов литий-ионных аккумуляторов. Наноструктуры изготовлены из монокристаллического кремния с помощью фотолитографии, электрохимического анодирования и последующего анизотропного шейпинга. Проведено сравнение емкости на единицу видимой поверхности электрода и удельной площади внутренней поверхности для структур разной архитектуры: одномерных --- столбиков, двумерных --- зигзагообразных стенок и трехмерных структур в виде сетки. Основное внимание уделено ресурсным испытаниям анодов на основе зигзага и сетки путем гальваностатического циклирования их в полуячейках с литиевым противоэлектродом. Определено влияние геометрических параметров Si-структур и режима тестирования на скорость деградации. Показано, что лимитирующим фактором процесса внедрения и экстракции лития является диффузия, а ресурс электрода резко возрастает при ограничении зарядной емкости величиной ~1000 мА · ч/г. При этом наноструктуры со стенками толщиной 300 нм, подвергшиеся циклическим испытаниям со скоростью 0.36 C, сохраняют постоянное значение разрядной емкости и кулоновскую эффективность, близкую к 100%, в течение более чем 1000 циклов.
  • M. Ge, X. Fang, J. Rong, C. Zhou. Nanotechnology, 24, 422001 (2013)
  • C.K. Chan, H. Peng, G. Liu, K. McIlwrath, X.F. Zhang, R.A. Huggins, Y. Cui. Nat. Nanotechnol. 3, 31 (2008)
  • H. Wu, Yi Cui. Nano Today, 7 (5), 414 (2012)
  • E. Quiroga-Gonzalez, J. Carstensen, H. Foll. Electrochimica Acta, 101, 93 (2013)
  • E. Quiroga-Gonzalez, J. Carstensen, H. Foll. Energies, 6, 5145 (2013)
  • E. Quiroga-Gonzalez, E. Ossei-Wusu, J. Carstensen, H. Foll. J. Electrochem. Soc., 158, E119 (2011)
  • H.T. Nguyen, F. Yao, M.R. Zamfir, Ch. Biswas, K.P. So, Y.H. Lee, S.M. Kim, S.N. Cha, J.M. Kim, D. Pribat. Adv. Energy Mater., 1, 1154 (2011)
  • M. Ge, J. Rong, X. Fang, C. Zhou. Nano Lett., 12, 2318 (2012)
  • J. Armstrong, C. O'Dwyer, W.J. Macklin, J.D. Holmes. Nano Research, 7 (1), 1 (2014)
  • Т.Л. Кулова, А.М. Скундин, Ю.В. Плесков, О.И. Коньков, Е.И. Теруков, И.Н. Трапезникова. ФТП, 40 (4), 473 (2006)
  • C. Yu, X. Li, T. Ma, J. Rong, R. Zhang, J. Shaffer, Y. An, Q. Liu, B. Wei, H. Jiang. Adv. Energy Mater., 2, 68 (2012)
  • А.В. Черниенко, Е.В. Астрова, Ю.А. Жарова. Письма ЖТФ, 39, 17 (2013)
  • Е.В. Астрова, А.В. Парфеньева, Г.В. Ли, Ю.А. Жарова. ФТП, 49 (4), 561 (2015)
  • Е.В. Астрова, Е.Ф. Федулова, И.А. Смирнова, А.Д. Ременюк, Т.Л. Кулова, А.М. Скундин. Письма ЖТФ, 37 (15), 87 (2011)
  • V. Lehmann. Electrochemistry of Silicon (Weinheim, Wiley-VCH, 2002) chap. 9, p. 183
  • J.L. Goldman, B.R. Long, A.A. Gewirth, R.G. Nuzzo. Adv. Funct. Mater., 21, 2412 (2011)
  • S.W. Lee, M.T. McDowell, J.W. Choi, Y. Cui. Nano Lett., 11, 3034 (2011)
  • H. Yang, S. Huang, X. Huang, F. Fan, W. Liang, X.H. Liu, L.-Q. Chen, J.Y. Huang, J. Li, T. Zhu, S. Zhang. Nano Lett., 12, 1953 (2012)
  • Г.В. Ли, Е.В. Астрова, А.M. Румянцев, В.Б. Воронков, А.В. Парфеньева, В.А. Толмачев, Т.Л. Кулова, А.М. Скундин. Электрохимия, 51 (10), 1020 (2015)
  • Е.В. Астрова, Г.В. Ли, А.В. Парфеньева, А.М. Румянцев, В.В. Жданов, С.И. Павлов, В.C. Левицкий, Е.И. Теруков, В.Ю. Давыдов. ЖТФ, 85 (4), 52 (2015)
  • Г.В. Ли, Т.Л. Кулова, В.А. Толмачев, А.В. Черниенко, М.А. Баранов, С.И. Павлов, Е.В. Астрова, А.М. Скундин. ФТП, 47 (9), 1288 (2013)
  • 8.514 http://www.shanshantech.com/en/Productsinfo.aspx?ProductsID= 23\&CateId=118
  • 8.514 http://www.shanshantech.com/en/Productsinfo.aspx?ProductsID= 20\&CateId=117
  • X.H. Liu, L. Zhong, S. Huang, S.X. Mao, T. Zhu, J.Y. Huang. ACS Nano, 6 (2), 1522 (2012)
  • H. Yang, F. Fan, W. Liang, X. Guo, T. Zhu, S. Zhang. J. Mech. Phys. Solids, 70, 349 (2014)
  • M. Green, E. Fielder, B. Scrosati, M. Wachtler, J.S. Moreno. Electrochem. Solid-State Lett., 6, A75 (2003)
  • H. Ghassemi, M. Au, N. Chen, P.A. Heiden, R.S. Yassar. ACS Nano, 5 (10), 7805 (2011)
  • А. Милнс. Примеси с глубокими уровнями в полупроводниках (М., Мир, 1977) с. 47
  • I. Ryu, J.W. Choi, Y. Cui, W.D. Nix. J. Mech. Phys. Solids, 59, 1717 (2011)
  • U. Kasavajjula, C. Wang, A.J. Appleby. J. Power Sources, 163, 1003 (2007)
  • L. Baggetto, D. Danilov, P.H. Notten. Adv. Mater., 23, 1563 (2011)
  • J. Wan, A.F. Kaplan, J. Zheng, X. Han, Y. Chen, N.J. Weadock, N. Faenza, S. Lacey, T. Li, J. Guo, L. Hu. J. Mater. Chem. A, 2, 6051 (2014)
  • E. Quiroga-Gonzalez, J. Carstensen, H. Foll. Materials, 6, 626 (2013)
  • Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

    Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.