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리튬 이온 배터리의 전극에서 전기화학적 사이클링 동안 발생하는 큰 부피 변화는 종종 스트레스 형성, 전극 파손 및 전류 수집기에서의 층 분리로 인해 성공적인 응용을 제한합니다. 본 연구에서는 고용량 전극 재료인 비결정질 실리콘의 정전위 리튬화 과정에서 발생하는 부피 변화에 대한 조사를 수행했습니다. 리튬화 동안 0.45, 0.28, 0.19 및 0.06 V vs Li/Li+의 전압에서 박막 전극을 인 오페란도 중성자 반사법을 사용하여 조사했습니다. 우리는 각 적용된 전압에 대해 부피와 충전 상태 간의 강한 비선형 상관관계를 발견했으며, 이는 갈바노스태틱 리튬화의 결과와 강한 대조를 이룹니다. 가능한 설명은 각 정전위 리튬화 단계 시작 시 발생하는 높은 전류 밀도로 인해 전극 재료에서 자유 부피가 생성되어 불균형한 부피 확장을 초래한다는 것입니다.
Schmidt et al. (수요일)은 이 질문을 연구했습니다.