Novel Method Based on Spin-Coating for the Preparation of 2D and 3D Si-Based Anodes for Lithium Ion Batteries

Autor: Mustapha Zaghrioui, Virginie Grimal, David Chouteau, Fouad Ghamouss, Marie Gabard, Nathalie Poirot, Thomas Tillocher
Přispěvatelé: Laboratoire de Maitrise de la contamination et de la Chimie des Caloporteurs et du Tritium (LMCT), Service Mesures et modélisation des Transferts et des Accidents graves (SMTA), Département Technologie Nucléaire (DTN), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département Technologie Nucléaire (DTN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), GREMAN (matériaux, microélectronique, acoustique et nanotechnologies) (GREMAN - UMR 7347), Institut National des Sciences Appliquées - Centre Val de Loire (INSA CVL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Tours-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Groupe de recherches sur l'énergétique des milieux ionisés (GREMI), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO), Physico-chimie des Matériaux et des Electrolytes pour l'Energie (PCM2E), Université de Tours, Université de Tours (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Centre Val de Loire (INSA CVL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Tours (UT), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Tours (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: ChemEngineering
ChemEngineering, MDPI AG, 2017, 1 (1), ⟨10.3390/chemengineering1010005⟩
ChemEngineering, 2017, 1 (1), pp.5. ⟨10.3390/chemengineering1010005⟩
ChemEngineering; Volume 1; Issue 1; Pages: 5
ChemEngineering, Vol 1, Iss 1, p 5 (2017)
ISSN: 2305-7084
Popis: The present study describes a novel strategy for preparing thin Silicon 2D and 3D electrodes for lithium ion batteries by a spin coating method. A homogeneous and stable suspension of Si nanoparticles (SiNPs) was prepared by dispersing the nanoparticles in 1-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or in the room temperature ionic liquid 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (Pyr14TFSI). This proposed methodology was successfully employed to prepare 2D and 3D with different aspect ratios electrodes. Both 2D and 3D materials were then used as anode materials. The 2D SiNPs anodes exhibit a high reversible capacity, which is close to 3500 mAh·g−1 at C/10. For a higher discharge rate, the capacity of the 2D anode is considerably improved by dispersing the nanoparticles in Pyr14TFSI instead of NMP solvent. In order to further improve the anode performances, graphene particles were added to the SiNPs suspension. The anodes prepared using this suspension method exhibit relatively low columbic efficiency during the first few cycles (less than 30%) and low reversible capacity (2800 mAh·g−1 at C/10). The 3D SiNPs (NMP) electrode shows a higher intensity during cyclic voltammograms and a better stability under galvanostatic cycling than the 2D SiNPs (NMP) electrode.
Databáze: OpenAIRE