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Journal articles
Ex situ solid electrolyte interphase synthesis via radiolysis of Li-ion battery anode–electrolyte system for improved coulombic efficiency
Fanny Varenne
1
John Alper
2
Frederic Miserque
3
Chandra Sekhar Bongu
1
Adrien Boulineau
4
Jean-Frederic Martin
4
Vincent Dauvois
5
Alexandre Demarque
6
Mickaël Bouhier
1
Florent Boismain
2
Sylvain Franger
7
Nathalie Herlin-Boime
2
Sophie Le Caer
1
1
LIONS - Laboratoire Interdisciplinaire sur l'Organisation Nanométrique et Supramoléculaire
NIMBE UMR 3685 - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M)
2
LEDNA - Laboratoire Edifices Nanométriques
NIMBE UMR 3685 - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M)
3
LECA - Laboratoire d'Etude de la Corrosion Aqueuse
SCCME - Service de la Corrosion et du Comportement des Matériaux dans leur Environnement : DEN/DPC/SCCME/LECA
Adrien Boulineau 4
Author
Jean-Frederic Martin 4
Author
Vincent Dauvois 5
Author
Alexandre Demarque 6
Author
Mickaël Bouhier 1
Author
Florent Boismain 2
Author
Sylvain Franger 7
Author
Nathalie Herlin-Boime 2
Author
Sophie Le Caer 1
Author
1
LIONS - Laboratoire Interdisciplinaire sur l'Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS, NIMBE, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay, CEA Saclay 91190 Gif sur Yvette - France)
- NIMBE UMR 3685 - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay, CEA Saclay 91190 Gif sur Yvette - France)
- IRAMIS - Institut Rayonnement Matière de Saclay : DRF/IRAMIS (91191 Gif-sur-Yvette, France - France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives : DRF/IRAMIS (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- Université Paris-Saclay (Espace Technologique, Bat. Discovery - RD 128 - 2e ét., 91190 Saint-Aubin - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR3685 (France)
- IRAMIS - Institut Rayonnement Matière de Saclay : DRF/IRAMIS (91191 Gif-sur-Yvette, France - France)
2
LEDNA - Laboratoire Edifices Nanométriques (LEDNA, NIMBE, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay, CEA Saclay 91190 Gif sur Yvette - France)
- NIMBE UMR 3685 - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay, CEA Saclay 91190 Gif sur Yvette - France)
- IRAMIS - Institut Rayonnement Matière de Saclay : DRF/IRAMIS (91191 Gif-sur-Yvette, France - France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives : DRF/IRAMIS (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- Université Paris-Saclay (Espace Technologique, Bat. Discovery - RD 128 - 2e ét., 91190 Saint-Aubin - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR3685 (France)
- IRAMIS - Institut Rayonnement Matière de Saclay : DRF/IRAMIS (91191 Gif-sur-Yvette, France - France)
3
LECA - Laboratoire d'Etude de la Corrosion Aqueuse (France)
- SCCME - Service de la Corrosion et du Comportement des Matériaux dans leur Environnement : DEN/DPC/SCCME/LECA (France)
- DPC - Département de Physico-Chimie : DEN/DPC/SCCME (France)
- CEA-DES (ex-DEN) - CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) : DEN-Sac-DPC (France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives : DES (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- Université Paris-Saclay (Espace Technologique, Bat. Discovery - RD 128 - 2e ét., 91190 Saint-Aubin - France)
- CEA-DES (ex-DEN) - CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) : DEN-Sac-DPC (France)
- DPC - Département de Physico-Chimie : DEN/DPC/SCCME (France)
4
LITEN - Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (France)
- INES - Institut National de L'Energie Solaire (Parc Technologique de Savoie Technolac 50 Av. du Lac Léman, Bâtiment Lynx - BP 332 F-73377 Le Bourget-du-Lac cedex - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique (France)
- USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] - Université Savoie Mont Blanc (27, rue Marcoz - 73000 Chambéry - France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives : DRT/LITEN (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
5
SECR - Service d'Etudes du Comportement des Radionucléides (CEA Saclay DEN/DANS/DPC/SECR 91191 Gif sur Yvette Cedex - France)
- DPC - Département de Physico-Chimie : DEN/DPC (France)
- CEA-DES (ex-DEN) - CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) : DEN-Sac-DPC (France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives : DES (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- Université Paris-Saclay (Espace Technologique, Bat. Discovery - RD 128 - 2e ét., 91190 Saint-Aubin - France)
- CEA-DES (ex-DEN) - CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) : DEN-Sac-DPC (France)
6
Laboratoire de Chimie Physique/ELYSE (UMR 8000, CNRS/Université Paris-Sud 11, Bât.349 91405 Orsay cedex - France)
- Faculté des Sciences d'Orsay (France)
7
ICMMO - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (bat. 420 91405 ORSAY CEDEX - France)
- UP11 - Université Paris-Sud - Paris 11 (Bâtiment 300 - 91405 Orsay cedex - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR8182 (France)
Abstract : The radiolysis of a mixed solvent electrolyte–carbon anode material is investigated for the first time. The present work demonstrates the radiolytic growth of an SEI with a chemical composition similar to that formed during electrochemical cycling, as determined by XPS. The quantity of the SEI increases with increasing irradiation dose. Degradation products formed in the liquid and gas phase are also identified as matching those formed during electrochemical cycling. TEM results support the XPS results of increasing SEI content with increasing irradiation dose. Electrochemical characterization by galvanostatic cycling of test cells indicates that the radiolysis generated SEI greatly improves first cycle efficiency of the materials assembled in half cells, and impedance spectroscopy supports the result with an increase in resistivity observed for irradiated samples. This first study opens the door to the use of irradiation tools for the artificial generation of an SEI and for producing LIB anode materials with improved performance.
Document type :
Journal articles
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https://hal-cea.archives-ouvertes.fr/cea-01849069
Contributor : Serge Palacin Connect in order to contact the contributor
Submitted on : Wednesday, July 25, 2018 - 2:37:32 PM
Last modification on : Saturday, July 3, 2021 - 12:14:31 AM
Contributor : Serge Palacin Connect in order to contact the contributor
Submitted on : Wednesday, July 25, 2018 - 2:37:32 PM
Last modification on : Saturday, July 3, 2021 - 12:14:31 AM
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Identifiers
- HAL Id : cea-01849069, version 1
- DOI : 10.1039/C8SE00257F
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CEA | CNRS | PUBNIMBE | IRAMIS-NIMBE | DEN | CEA-UPSAY | DRT | INC-CNRS | UNIV-SAVOIE | LITEN | DEN-SACLAY | CEA-GRE | UGA | IRAMIS | GS-ENGINEERING | GS-CHIMIE | INSTITUT-SCIENCES-LUMIERE | GS-HEALTH-DRUG-SCIENCES
Citation
Fanny Varenne, John Alper, Frederic Miserque, Chandra Sekhar Bongu, Adrien Boulineau, et al.. Ex situ solid electrolyte interphase synthesis via radiolysis of Li-ion battery anode–electrolyte system for improved coulombic efficiency. Sustainable Energy & Fuels, Royal Society of Chemistry, 2018, 2, pp.2100-2108. ⟨10.1039/C8SE00257F⟩. ⟨cea-01849069⟩
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