Behavior of electrodeposited silicon film on glassy carbon during lithiation and delithiation
- Authors: Leonova A.M.1, Leonova N.M.1, Suzdal'tsev A.V.1,2
-
Affiliations:
- Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin
- Institute of high-temperature Electrochemistry UB of RAS
- Issue: Vol 24, No 3 (2024)
- Pages: 150-160
- Section: Articles
- URL: https://ogarev-online.ru/1608-4039/article/view/381231
- DOI: https://doi.org/10.18500/1608-4039-2024-24-3-150-160
- EDN: https://elibrary.ru/ZPMQZQ
- ID: 381231
Cite item
Full Text
Abstract
About the authors
Anastasiya Maksimovna Leonova
Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin
ORCID iD: 0000-0001-5900-7045
SPIN-code: 9554-8860
19 Mira street, 620002 Ekaterinburg, Russia
Nataliya Maksimovna Leonova
Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin
ORCID iD: 0000-0003-1016-8977
SPIN-code: 3333-0912
19 Mira street, 620002 Ekaterinburg, Russia
Andrei Viktorovich Suzdal'tsev
Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin; Institute of high-temperature Electrochemistry UB of RAS
ORCID iD: 0000-0003-3004-7611
SPIN-code: 1232-0532
Scopus Author ID: 55218703800
ResearcherId: G-8015-2012
19 Mira street, 620002 Ekaterinburg, Russia
References
- Савина А. А., Боев А. О., Орлова Е. Д., Морозов А. В., Абакумов А. М. Никель – ключевой элемент энергетики будущего // Успехи химии. 2023. Т. 92, № 7. Номер статьи RCR5086. https://doi.org/10.59761/RCR5086
- Журавлев В. Д., Щеколдин С. И., Андрюшин С. Е., Шерстобитова Е. А., Нефедова К. В., Бушкова О. В. Электрохимические характеристики и фазовый состав литиймарганцевой шпинели с избытком лития Li1+xMn2O4 // Электрохимическая энергетика. 2020. Т. 20, № 3. С. 157–170. https://doi.org/10.18500/1608-4039-2020-20-3-157-170
- Саввина А. А., Карасева Е. В., Мочалов С. Э., Колосницын В. С. Влияние концентрации перхлората лития на числа переноса катиона лития в сульфолановых растворах // Электрохимическая энергетика. 2024. Т. 24, № 1. С. 28–37. https://doi.org/10.18500/1608-4039-2024-24-1-28-37
- Ли С. А., Рыжикова Е. В., Скундин А. М. Проблемы оптимизации соотношения активных масс в электродах литийионных аккумуляторов // Электрохимическая энергетика. 2020. Т. 20, № 2. С. 68–72. https://doi.org/10.18500/1608-4039-2020-20-2-68-72
- Абрамова Е. Н., Бобылева З. В., Дрожжин О. А., Абакумов А. М., Антипов Е. В. Неграфитизируемый углерод – анодный материал для металл-ионных аккумуляторов // Успехи химии. 2024. Т. 93, № 2. Номер статьи RCR5100. https://doi.org/10.59761/RCR5100
- Чемезов О. В., Исаков А. В., Аписаров А. П., Брежестовский М. С., Бушкова О. В., Баталов Н. Н., Зайков Ю. П., Шашкин А. П. Электролитическое получение нановолокон кремния из расплава KCl-KF-K2SiF6-SiO2 для композиционных анодов литий-ионных аккумуляторов // Электрохимическая энергетика. 2013. Т. 13, № 4. С. 201–204.
- Korchun A. V., Evshchik E. Yu., Baskakov S. A., Bushkova O. V., Dobrovolsky Y. A. Influence of a binder on the electrochemical behaviour of Si/RGO composite as negative electrode material for Li-ion batteries // Chimica Techno Acta. 2020. Vol. 7. P. 259– 268. https://doi.org/10.15826/chimtech.2020.7.4.21
- Суздальцев А. В., Гевел Т. А., Парасотченко Ю. А., Павленко О. Б. Краткий обзор результатов использования электроосажденного кремния для устройств преобразования и накопления энергии // Расплавы. 2023. № 1. C. 99–108. https://doi.org/10.31857/S0235010623010127
- Khan M., Yan S., Ali M., Mahmood F., Zheng Y., Li G., Liu J., Song X., Wang Y. Innovative solutions for high-performance silicon anodes in lithium-ion batteries: Overcoming challenges and realworld applications // Nano-Micro Lett. 2024. Vol. 16. Article number 179. https://doi.org/10.1007/s40820-024-01388-3
- Andersen H. F., Lie Foss C. E., Voje J., Tronstad R., Mokkelbost T., Vullum P. E., Ulvestad A., Kirkengen M., Mæhlen J. P. Silicon-carbon composite anodes from industrial battery grade silicon // Scientific Reports. 2019. Vol. 9. Article number 14814. https://doi.org/10.1038/s41598-019-51324-4
- Леонова Н. М., Леонова А. М., Баширов О. А., Лебедев А. С., Трофимов А. А., Суздальцев А. В. Аноды на основе С/SiC для литий-ионных источников тока // Электрохимическая энергетика. 2023. Т. 23, № 1. С. 41–50. https://doi.org/1608-4039-2023-23-1-41-50
- An W., Gao B., Mei Sh., Xiang B., Fu J., Wang L., Zhang Q., Chu P. K., Huo K. Scalable synthesis of ant-nest-like bulk porous silicon for high-performance lithium-ion battery anodes // Nature Communications. 2019. Vol. 10. Article number 1447. https://doi.org/10.1038/s41467-019-09510-5
- Fan Z., Wang Y., Zheng S., Xu K., Wu J., Chen S., Liang J., Shi A., Wang Zh. A submicron Si@C core-shell intertwined with carbon nanowires and graphene nanosheet as a high-performance anode material for lithium ion battery // Energy Storage Materials. 2021. Vol. 39. P. 1–10. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.04.005
- Vivegnis S., Baudhuin L.-C., Delhalle J., Mekhalif Z., Renner F. U. Electrodeposition of silicon films from organic solvents on nanoporous copper substrates // Journal of Applied Electrochemistry. 2023. Vol. 54. P. 77–88. https://doi.org/10.1007/s10800-023-01940-w
- Salah M., Murphy P., Hall C., Francis C., Kerr R., Fabretto M. Pure silicon thin-film anodes for lithium-ion batteries: A review // J. Power Sources. 2019. Vol. 414. P. 48–67. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2018.12.068
- Ilves V. G., Zuev M. B., Vasin A A., Korusenko P. M., Sokovnin S. Yu., Ulitko M. V., Gerasimov A. S. Properties of an amorphous crystalline nanopowder Si–SiO2 produced by pulsed electron beam evaporation // Materials Chemistry and Physics. 2024. Vol. 316. Article number 129026. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2024.129026
- Dian J., Macek A., Niznansky D., Nemec I., Vrkoslav V., Chvojka T., Jelinek I. SEM and HTEM study of porous silicon-relationship between fabrication, morphology and optical properties // Applied Surface Science. 2004. Vol. 238. P. 169–174. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2004.05.218
- El Omari G., El Kindoussy Kh., Aqil M., Mouad Dahbi M., Alami J., Makha M. Advances in physical vapor deposited silicon/carbon based anode materials for Li-ion batteries // Heliyon. 2024. Vol. 10. Article number e30431. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e30431
- Jiang S., Zhang Y., Fan J., Yao J., Luo L., Zhou Zh., Dong P., Xiao W. In situ constructed MgO parclose-concerted fabrication of silicon/carbon hybrids via a high-efficiency and expedited electrochemical process in molten salt // Chemical Engineering Journal. 2024. Vol. 484. Article number 149428. https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.149428
- Link S., Dimitrova A., Krischok S., Ivanov S. Electrochemical deposition of silicon in organic electrolytes // Encyclopedia of Solid-Liquid Interfaces / K. Wandelt, G. Busetti, eds. Elsevier, 2024. P. 446–461. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-85669-0.00005-2
- Zou X., Ji L., Ge J., Sadoway D. R., Yu E. T., Bard A. J. Electrodeposition of crystalline silicon films from silicon dioxide for low-cost photovoltaic applications // Nature Communications. 2019. Vol. 10. Article number 5772. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13065-m
- Yasuda K., Nohira T. Electrochemical production of silicon // High Temperature Materials and Processes. 2022. Vol. 41. P. 247–278. https://doi.org/10.1515/htmp-2022-0033
- Ustinova Y., Pavlenko O., Zhuk S., Suzdaltsev A., Zaikov Yu. Electrodeposition of silicon from the low-melting LiCl-KCl-CsCl-K2SiF6 electrolytes // Journal of the Electrochemical Society. 2022. Vol. 169. Article number 032506. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ac5a1c
- Pavlenko O. B., Suzdaltsev A. V., Parasotchenko Yu. A., Zaikov Yu. P. Electrochemical synthesis and characterization of silicon thin films for energy conversion // Silicon. 2023. Vol. 15. P. 7765– 7770. https://doi.org/10.1007/s12633-023-02615-z
- Pan K., Zou F., Canova M., Zhu Y. Kim J.-H. Systematic electrochemical characterizations of Si and SiO anodes for high-capacity Li-ion batteries // J. Power Sources. 2019. Vol. 413. P. 20–28. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2018.12.010
- Sethuraman V. A., Srinivasan V., Newman J. Analysis of electrochemical lithiation and delithiation kinetics in silicon // Journal of the Electrochemical Society. 2013. Vol. 160. P. A394–A403. https://doi.org/10.1149/2.008303jes
- Kim J. S., Kim D. W., Jung H. T., Choi J. W. Controlled lithium dendrite growth by a synergistic effect of multilayered graphene coating and an electrolyte additive // Chemistry of Materials. 2015. Vol. 27. P. 2780–2787. https://doi.org/10.1021/cm503447u
Supplementary files

