Pitch-based carbon/nano-silicon composite, an efficient anode for Li-ion batteries

Autor: Kévin Demoulin, Sophie Giraud, Aude Roland, Héloïse Virieux, Yohan Oudart, Nicolas Louvain, Laure Monconduit, Angel Manuel Escamilla-Pérez, Céline Guiraud
Přispěvatelé: Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM ICMMM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Laboratoire de cristallochimie et physicochimie du solide (LCPS), Université de Lille, Sciences et Technologies-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nanomakers, Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E), Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Université de Nantes (UN)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM), Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille, Sciences et Technologies, Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UPS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Nantes (UN)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: RSC Advances
RSC Advances, Royal Society of Chemistry, 2019, 9 (19), pp.10546-10553. ⟨10.1039/c9ra00437h⟩
RSC Advances, 2019, 9 (19), pp.10546-10553. ⟨10.1039/c9ra00437h⟩
ISSN: 2046-2069
Popis: International audience; As silicon-carbon electrodes with low silicon ratio are the negative electrode foreseen by battery manufacturers for the next generation of Li-ion batteries, a great effort has to be made to improve their efficiency and decrease their cost. Pitch-based carbon/nano-silicon composites are proposed as a high performance and realistic electrode material of Li-ion battery anodes. Composites are prepared in a simple way by the pyrolysis under argon atmosphere of silicon nanoparticles, obtained by a laser pyrolysis technique, and a low cost carbon source: petroleum pitch. The effect of the size and the carbon coating of the silicon nanoparticles on the electrochemical performance in Li-ion batteries is highlighted, proving that the carbon coating enhances cycling stability. Helped by a homogeneous dispersion of silicon nanoparticles into the amorphous carbon matrix, a high coulombic efficiency (especially in the first cycle) and a high stability over cycling is observed (over 1100 mA h g À1 after 100 cycles at relatively high current density 716 mA g À1 for Si based electrodes), which are superior to pitch-based carbon/silicon composites found in literature. This simple synthesis method may be extrapolated to other electrode active materials.
Databáze: OpenAIRE
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