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Surface Science and Engineering for Electrochemical Materials
Accounts of Chemical Research ( IF 16.4 ) Pub Date : 2024-10-08 , DOI: 10.1021/acs.accounts.4c00433 Zhiming Liang, Mohammad Sufiyan Nafis, Dakota Rodriguez, Chunmei Ban
Accounts of Chemical Research ( IF 16.4 ) Pub Date : 2024-10-08 , DOI: 10.1021/acs.accounts.4c00433 Zhiming Liang, Mohammad Sufiyan Nafis, Dakota Rodriguez, Chunmei Ban
In electrochemical energy storage systems, the reversible storage capacity of battery materials often degrades due to parasitic reactions at the electrode–electrolyte interface, transitional metal dissolution, and metallic dendrite growth at the surface. Surface engineering techniques offer the opportunity to modify the composition and structure of a surface, thereby enabling control over chemical reactions occurring at the surface and manipulating chemical interactions at the solid–solid or solid–liquid interface. These modifications can help stabilize the surface of electrode materials and prevent unwanted reactions with electrolytes without changing the original properties of the bulk structure. This allows for achieving full theoretical capacity and maximizing battery material capacity retention with minimal overpotentials. In the past decade, our teams have been working on developing a variety of surface engineering techniques. These include applying atomic and molecular layer deposition (ALD and MLD), templating, doping, and coating via wet-chemical processes to stabilize the surfaces of electrode materials. The aim is to mitigate parasitic side-reactions without impeding charge transfer kinetics, suppress dendrite growth, and ultimately improve the electrode performance.
中文翻译:
电化学材料的表面科学与工程
在电化学储能系统中,电池材料的可逆存储容量通常会由于电极-电解质界面的寄生反应、过渡金属溶解和表面的金属枝晶生长而退化。表面工程技术提供了修改表面成分和结构的机会,从而能够控制表面发生的化学反应并操纵固-固或固-液界面的化学相互作用。这些修饰有助于稳定电极材料的表面并防止与电解质发生不必要的反应,而不会改变本体结构的原始特性。这允许实现完整的理论容量,并以最小的过电位最大限度地提高电池材料容量保持率。在过去的十年中,我们的团队一直致力于开发各种表面工程技术。这些应用包括应用原子层和分子层沉积(ALD 和 MLD)、模板、掺杂和通过湿化学工艺进行涂层,以稳定电极材料的表面。其目的是在不妨碍电荷转移动力学的情况下减轻寄生副反应,抑制枝晶生长,并最终提高电极性能。
更新日期:2024-10-08
中文翻译:
电化学材料的表面科学与工程
在电化学储能系统中,电池材料的可逆存储容量通常会由于电极-电解质界面的寄生反应、过渡金属溶解和表面的金属枝晶生长而退化。表面工程技术提供了修改表面成分和结构的机会,从而能够控制表面发生的化学反应并操纵固-固或固-液界面的化学相互作用。这些修饰有助于稳定电极材料的表面并防止与电解质发生不必要的反应,而不会改变本体结构的原始特性。这允许实现完整的理论容量,并以最小的过电位最大限度地提高电池材料容量保持率。在过去的十年中,我们的团队一直致力于开发各种表面工程技术。这些应用包括应用原子层和分子层沉积(ALD 和 MLD)、模板、掺杂和通过湿化学工艺进行涂层,以稳定电极材料的表面。其目的是在不妨碍电荷转移动力学的情况下减轻寄生副反应,抑制枝晶生长,并最终提高电极性能。