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1樓 2013-08-14 22:30:03

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mars0611

木蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)

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【答案】應(yīng)助回帖

★ ★
857688363: 金幣+2, 感謝應(yīng)助 2013-08-15 20:33:52

半電池中，si負(fù)極是做正極的，鋰片是對(duì)電極，首周先放電，也就是嵌鋰。

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6樓2013-08-15 10:51:32

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【答案】應(yīng)助回帖

感謝參與，應(yīng)助指數(shù) +1

尊敬的樓主你好：
對(duì)于你的問(wèn)題，我盡量用英文術(shù)語(yǔ)回答你，這樣比較統(tǒng)一。

1. 你的問(wèn)題有誤。應(yīng)該改為“鋰嵌入硅的過(guò)程”，因?yàn)閏harging和discharging過(guò)程中，始終是鋰離子在移動(dòng)。鋰嵌入硅的過(guò)程是charging。charge這個(gè)單詞本身就有“插入，強(qiáng)加”之意，charging可以理解為“充電”。但本人并不希望你去用“充電”“放電”這些詞匯，因?yàn)槭侵袊?guó)教授們?cè)斓摹Ｈ绻愕膶?dǎo)師英語(yǔ)過(guò)了四級(jí)，還是希望你能夠建議他多多跟你們用英文術(shù)語(yǔ)"charging process"和"discharging process"。但是鋰離子嵌入silicon的過(guò)程中，根據(jù)能斯特方程，整個(gè)電池開(kāi)路電壓是在下降的，能量在下降，但我們不能因?yàn)殡姵卦诜拍芰烤拖氘?dāng)然地稱(chēng)這一過(guò)程為“放電”。對(duì)于LiFePO4等這些cathode，道理相同，即：不論是對(duì)于測(cè)試anode的半電池，或測(cè)試cathode的半電池，還是全電池，鋰離子向anode移動(dòng)，就是charging（充電），鋰離子向cathode移動(dòng)，就是discharging（放電）。對(duì)于樓主的問(wèn)題，是“充電”還是“放電”，我已經(jīng)講到這了，樓主自己尋思呢？

2. 對(duì)于你的“正極”“負(fù)極”，我相信ACS的編委每一個(gè)聽(tīng)得懂。我猜測(cè)，你所謂的“正極”應(yīng)該是"positive electrode"，即"cathode"，你所謂的“負(fù)極”應(yīng)該是"negative electrode"，即"anode"。Silicon vs Li/Li+ 的電位大于零，所以silicon是anode，鋰片是cathode。希望你能背下"silicon anode"這個(gè)短語(yǔ)，以后就不會(huì)搞混了。

3. 為啥要做半電池。做半電池的主要目的是單一地測(cè)定和表征silicon anode的性能。silicon用來(lái)做全電池的話，會(huì)出現(xiàn)cathode和anode電解液不兼容的問(wèn)題，cycling performance和rate performance都不行。不知道樓主想用啥樣的cathode來(lái)配silicon anode呢？LiFePO4？LiCoO2？Sulfur？還是什么其他的。。。？反正都不行。崔屹（Yi Cui @ Stanford Univ.）發(fā)過(guò)一篇Nano Letters，用Silicon做全電池，兩三年前的事情了，建議樓主有興趣的話去Yi Cui的Group Website上看看。

多說(shuō)一句：?jiǎn)为?dú)測(cè)試silicon anode的半電池實(shí)際是useless的，因?yàn)閟ilicon的放電平臺(tái)是在0.18 V vs Li/Li+ 左右（可以參見(jiàn)Tarascon在JACS上發(fā)表的一篇關(guān)于嵌鋰與材料結(jié)構(gòu)及電壓變化的關(guān)系的topic的文章），這么低的電壓不能用作電池，所以如果想用silicon做anode materials，必須找到合適的cathode組裝成全電池來(lái)使用。

再多說(shuō)一句：樓主所謂的“嵌鋰”，英文叫“Lithium-ion insertion”或者"Lithium-ion intercalation"，insertion和intercalation都是“插入”“嵌入”之意，但是鋰離子進(jìn)入硅材料中，嚴(yán)格意義上是不能稱(chēng)為insertion或intercalation的。原因如下：只有對(duì)于具有層狀結(jié)構(gòu)的材料，例如LiFePO4和graphene（石墨烯有爭(zhēng)議），才能稱(chēng)為insertion和intercalation，因?yàn)閷訝罱Y(jié)構(gòu)給予鋰離子插入的空間。而鋰離子在進(jìn)入硅材料的過(guò)程，實(shí)際是Si-Li Alloying（硅鋰合金化）的過(guò)程，是種改變?cè)疾牧辖Y(jié)構(gòu)的合金化過(guò)程，因此不是簡(jiǎn)單的“插入”“脫出”。切記“Si-Li Alloying（硅鋰合金化）”！

這里給樓主附上一篇今年六月末在Nano Letters上發(fā)表的paper，是關(guān)于silicon anode的，希望樓主笑納并細(xì)讀、消化。如果樓主還有任何問(wèn)題，可以告訴我！

Paper：Three-Dimensional Hierarchical Ternary Nanostructures for High-Performance Li-Ion Battery Anodes.
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl401880v

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早起的菜鳥(niǎo)有菜吃

2樓2013-08-15 00:01:12

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【答案】應(yīng)助回帖

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857688363: 金幣+10, 感謝應(yīng)助 2013-08-15 20:33:41

尊敬的樓主：

剛剛回復(fù)了你的問(wèn)題，但我犯了一個(gè)錯(cuò)誤，在此修正一下。

第二個(gè)問(wèn)題中，我回答說(shuō)：“Silicon vs Li/Li+ 的電位大于零，所以silicon是anode，鋰片是cathode。希望你能背下"silicon anode"這個(gè)短語(yǔ)，以后就不會(huì)搞混了�！边@句話有錯(cuò)誤。

在半電池中，任何材料的電勢(shì)都是versus鋰片的。鋰片擁有最低電位。所以，任何材料對(duì)于鋰片都是顯示正電勢(shì)，即這些被測(cè)試的材料都是cathode或positive electrode。因此，結(jié)論：在一個(gè)僅有鋰片和硅材料的半電池中，相對(duì)于鋰片而言，硅是cathode，在一個(gè)僅有鋰片和磷酸鐵鋰的半電池中，相對(duì)于鋰片而言，磷酸鐵鋰是cathode，在任何一個(gè)僅有鋰片和XXX材料的半電池中，相對(duì)于鋰片而言，XXX材料都是cathode（正極）。我們之所以稱(chēng)硅為anode，是因?yàn)楣柘鄬?duì)于磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰等等電勢(shì)太低，如果商業(yè)化，只能用作anode。

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早起的菜鳥(niǎo)有菜吃

3樓2013-08-15 00:12:54

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shunyoumetal

銅蟲(chóng) (小有名氣)

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4樓2013-08-15 10:42:39

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