Single “Swiss-roll” microelectrode elucidates the critical role of iron substitution in conversion-type oxides

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Lixiang Liu - , Shenzhen University, Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Technische Universität Chemnitz (Autor:in)
  • Shaozhuan Huang - , South-Central University for Nationalities (Autor:in)
  • Wujun Shi - , ShanghaiTech University (Autor:in)
  • Xiaolei Sun - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Nankai University (Autor:in)
  • Jinbo Pang - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Qiongqiong Lu - , Professur für Metallische Werkstoffe und Metallphysik (gB/IFW), Technische Universität Dresden, Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Ye Yang - , Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed), Professur für Molekulare Funktionsmaterialien (cfaed), Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Lixia Xi - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Liang Deng - , Professur für Werkstoffmechanik und Schadensfallanalyse (g.B./FG), Technische Universität Dresden, Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Steffen Oswald - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Yin Yin - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Lifeng Liu - , International Iberian Nanotechnology Laboratory (Autor:in)
  • Libo Ma - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Oliver G. Schmidt - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Technische Universität Chemnitz, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Yumeng Shi - , Shenzhen University (Autor:in)
  • Lin Zhang - , Leibniz Universität Hannover (LUH) (Autor:in)

Abstract

Advancing the lithium-ion battery technology requires the understanding of electrochemical processes in electrode materials with high resolution, accuracy, and sensitivity. However, most techniques today are limited by their inability to separate the complex signals from slurry-coated composite electrodes. Here, we use a three-dimensional “Swiss-roll” microtubular electrode that is incorporated into a micrometer-sized lithium battery. This on-chip platform combines various in situ characterization techniques and precisely probes the intrinsic electrochemical properties of each active material due to the removal of unnecessary binders and additives. As an example, it helps elucidate the critical role of Fe substitution in a conversion-type NiO electrode by monitoring the evolution of Fe2O3 and solid electrolyte interphase layer. The markedly enhanced electrode performances are therefore explained. Our approach exposes a hitherto unexplored route to tracking the phase, morphology, and electrochemical evolution of electrodes in real time, allowing us to reveal information that is not accessible with bulk-level characterization techniques.

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummereadd6596
FachzeitschriftScience advances
Jahrgang8
Ausgabenummer51
PublikationsstatusVeröffentlicht - Dez. 2022
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

PubMed 36542707

Schlagworte

Ziele für nachhaltige Entwicklung

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