En Graphene Gennembrud Kunne Gøre Elbil Batterier Holder Længere og Gemmer Mere Energi

Forfattere: In Hyuk Son Jong Hwan Park Soonchul Kwon Seongyong Park Mark H. Rümmeli Alicja Bachmatiuk Hyun Jae Song Junhwan Ku Jang Wook Choi Jae-man Choi Seok-Gwang Doo Hyuk Chang Abstrakt Silicium får mærkbar opmærksomhed som et aktivt materiale til næste generations lithium-ion-batterianoder på grund af dets uovertrufne gravimetriske kapacitet. Den store volumenændring af silicium under opladnings-/afladningscyklusser svækker dog dets konkurrenceevne med hensyn til volumenenergitæthed og cykluslevetid. Her rapporterer vi om direkte grafinvækst over siliciumnanopartikler uden dannelse af siliciumcarbid. Grafenlagene, der er forankret på siliciumoverfladen, imødekommer volumenudvidelsen af silicium via en glidningsproces mellem tilstødende grafenlag. Når den er parret med en kommerciel lithiumkoboltoxid-katode, tillader den siliciumcarbid-fri grafenbelægning, at fuldcellen når volumenenergitætheder på henholdsvis 972 og 700 Wh l−1 ved første og 200. cyklus, hvilket er 1,8 og 1,5 gange højere end de nuværende kommercielle lithium-ion-batterier. Denne observation antyder, at den todimensionelle lagdelte struktur af grafen og dens siliciumcarbid-fri integration med silicium kan tjene som en prototype i udviklingen af siliciumanoder til kommercielt levedygtig teknologi. Introduktion Den teoretiske gravimetriske kapacitet af silicium (Si) når næsten 4.000 mAh g−1. Denne uovertrufne værdi har stimuleret batterisamfundet til at investere betydelige forskningsindsatser, fordi den høje gravimetriske kapacitet muliggør en markant stigning i energitæthederne af lithium-ion-batterier (LIB'er) og dermed realisere fremtidige LIB-applikationer, såsom elektriske køretøjer. I det seneste årti er der udviklet forskellige avancerede elektrodestrukturer [6-16] og bindemiddeldesign [17-19] for at løse kroniske kapacitetstabsproblemer, der stammer fra den store volumenændring af Si, hvilket fører til væsentligt forbedret cyklusydelse selv over tusindvis af cyklusser. På trods af den lovende gravimetriske værdi og betydelige fremskridt i cykluslevetiden har de fleste hidtil demonstrerede Si-anoder primært fokuseret på den gravimetriske kapacitet, men har ikke tilbudt et lignende løfte med hensyn til deres volumetriske kapacitet, fordi eksisterende elektrode-design er afhængige af foruddefinerede tomrum for at imødekomme volumenudvidelsen af Si. I mange LIB-applikationer, herunder bærbare elektronik, er volumenenergitætheden imidlertid en kritisk parameter for bestemmelse af batteriydelsen. Sammen med en relativt ringere cykluslevetid er svag volumenenergitæthed i øjeblikket en væsentlig flaskehals i implementeringen af Si-anoder i kommercielle celler. For at imødekomme denne kritiske efterspørgsel skal Si-anodeteknologien genovervejes med forskellige elektrode-design, der tilbyder stabil cyklusydelse, samtidig med at elektrodevolumen minimeres. Selvom en bred vifte af Si-morfologier og deres kompositter med andre ledende materialer i øjeblikket er tilgængelige, er en nem og skalerbar syntese af aktive Si-komponenter afgørende for en øjeblikkelig løsning til faktisk fremstilling, der kræver kvalitetskontrol af høj standard. Fra et praktisk anvendelsessynspunkt ville brugen af kommercielle Si-nanopartikler (NP'er) med en enkel og effektiv ledende overfladebelægning være meget ønskelig blandt et stort antal levedygtige kandidater. Forskellige ledende materialer, herunder amorf kulstof (AC), er blevet undersøgt som belægningsmaterialer til Si NP-anoder. De fleste af dem leverer dog ikke stabil langsigtet cyklusydelse, fordi de implementerede belægningsmaterialer ikke kan imødekomme volumenudvidelsen af Si og følgelig knækker under gentagne cyklusser. I et forsøg på at adressere begrænsningen af tidligere ledende belægninger samt opnå god cyklusydelse med en markant højere volumenenergitæthed, anvender vi i denne undersøgelse flerlags grafen direkte vokset på Si-overfladen som belægningsmateriale. Den todimensionelle (2D) lagdelte karakter af grafen giver en unik og effektiv drift af Si-anoder, da flerlags grafen kan imødekomme Si-volumenudvidelse via en glidningsproces mellem tilstødende lag uden behov for at give tomrum *a priori* i den færdige elektrode. Desuden udviser den grafenbelagte Si NP-pille 12,8 S cm−1 ved et marginalt grafenindhold på 1 vægt% gennem et højt perkolationsnetværk. Til dette formål overvinder vi en udfordring med at vokse grafen direkte på Si-overflader uden Si-carbid (SiC) dannelse ved at udvikle en kemisk dampaflejring (CVD) proces, der involverer et mildt oxidationsmiddel. SiC-dannelse er fatal i Si-anodeoperationer, fordi SiC er en elektrisk isolator med dårlige defektegenskaber. Desuden er SiC inaktiv i reaktionen med Li-ioner og hindrer følgelig Li-ion-diffusion ind i Si-fasen. Med hjælp fra grafeninterlayer-glidningsprocessen og forbedret ledningsevne opnår de grafenbelagte Si NP'er en volumetrisk kapacitet på 2.500 mAh cm−3 (mod 550 mAh cm−3 af kommerciel grafit), den højeste værdi hidtil rapporteret for enhver LIB-anode, samtidig med at der udvises fremragende cyklus- og hastighedsydelse. Resultater SiC-fri grafenvækst på Si Den direkte vækst af grafen af høj kvalitet på Si via CVD-processen har vist sig at være udfordrende, fordi typiske grafensyntetiske forhold kræver en reducerende atmosfære, der har tendens til at fjerne det native Si-oxidlag fra Si-overfladen og derefter driver en reaktion mellem Si og nedbrudte kulstofprækursorer for at danne SiC. Vores indledende tilgang med at bruge metan (CH4) som kulstofprækursor blandet med H2 kunne faktisk ikke opnå grafenvækst på Si NP'erne (Supplerende figur 1), hvilket kun resulterede i β-SiC (Supplerende figur 2). For at overvinde denne begrænsning inkluderede vi kuldioxid (CO2), et mildt oxidationsmiddel, i CVD-processen sammen med CH4 (ref.). Inkluderingen af CO2 gør det muligt at undgå dannelsen af SiC og også at sænke væksttemperaturen sammenlignet med velkendt grafenvækst på overfladen. I vores eksperiment, ved 900 °C, var grafenvæksten ufuldstændig eller inhomogen (Supplerende figur 3), mens grafenvækst ved 1.100 °C producerede oxidlag på Si-overfladen, der var for tykke til effektiv Li-ion-diffusion (Supplerende figur 4). Ved en mellemliggende temperatur på 1.000 °C blev der dannet 2–10 lag grafen som vist i transmissionselektronmikroskop (TEM)-billeder (Figur 1a,b), der tydeligt viser den lagdelte struktur samt inter-lag-afstanden tæt på 3,4 Å (Figur 1b, indsat). Nærmere inspektion indikerer, at individuelle lag er forankret direkte til Si-partikeloverfladen ved deres ender (røde pile i Figur 1c) og ligger parallelt med Si-overfladen. Disse veljusterede grafenlag kan bevare deres lagdelte stablede struktur selv under lithiering via en glidningsproces (Figur 1d), og giver således et elegant middel til at imødekomme volumenudvidelsen af Si. Grafenvækst er forsøgt på Si-dioxid (SiO2)-overflader ved hjælp af CH4 og H2 (ref.). Væksten af grafen i disse processer var dog meget ineffektiv eller undgik ikke SiC-dannelse. Den ineffektive vækst tilskrives utilstrækkelige katalytiske steder på SiO2-overfladen. I modsætning hertil genererer CO2-tilførslen i vores proces flere katalytiske steder i form af SiO med nogle defekter. x ( ) Et TEM-billede med lav forstørrelse af Gr–Si NP. ( ) Et TEM-billede med højere forstørrelse af den samme Gr–Si NP fra den hvide boks i . (Indsatser) Linjeprofilerne fra de to røde bokse indikerer, at inter-lag-afstanden mellem grafenlagene er ca. 3,4 Å, hvilket er i god overensstemmelse med typiske grafenlag baseret på van der Waals-interaktion. ( ) Et TEM-billede med høj forstørrelse, der visualiserer oprindelserne (røde pile), hvorfra individuelle grafenlag vokser. ( ) En skematisk illustration, der viser glidningsprocessen af grafenbelægningslagene, der kan buffere volumenudvidelsen af Si. a b a c d Den SiC-fri grafenvækst blev verificeret ved både bulk-skala og enkelt-partikel-skala analyser. Røntgenfotoelektronspektroskopi-profiler i Si 2 -båndet (Figur 2a) samt røntgendiffraktions (XRD)-spektre (Supplerende figur 2) viser ingen peaks, der svarer til SiC for grafenbelagt Si (Gr–Si), AC-belagt Si (AC–Si) og urørt Si, i modsætning til en kontrol (SiC–Si) prøve syntetiseret via en CO2-fri rute ved hjælp af CH4 og H2. På den anden side viste en scanning af TEM-billeddannelse ved hjælp af høj-vinkel ringformet mørkfelt, at Si NP'erne har en kerne–skal-struktur med en lysere kerne og en tynd relativt mørkere skal, der tilskrives en Si-kerne og en oxidbelægning (Figur 2b). Elektronenergitabsspektroskopi (EELS)-spektre (Figur 2c) opnået for flere punkter på tværs af NP'en udviste ingen signaler, der afspejler SiC-dannelse, hvilket bekræfter SiC-fri vækst i den nuværende vækstproces. SiO2-signaler ved 108 eV blev også påvist ved punkterne 1 og 2 stærkere end de andre punkter i midten, hvilket indebærer, at SiO2-overfladen tjener som katalytiske steder for grafenvækst. Den vedvarende tilstedeværelse af SiO2-overfladelagene blev også verificeret ved XRD (Supplerende figur 2) og EELS (Figur 2b, c) karakterisering. p ( ) Røntgenfotoelektronspektroskopi-spektre i Si 2 -båndet for Gr–Si, SiC–Si, AC–Si og urørt Si. ( ) Et scannings-TEM-billede af en Gr–Si NP. ( ) EELS-spektre for de punkter, der er angivet i . a p b c b *In situ* TEM-analyse Vi vender os nu til brugen af Gr–Si som anodemateriale i LIB'er. Lithieringen af Gr–Si NP'erne (1 vægt% grafen) blev overvåget i realtid under deres volumenudvidelse ved hjælp af *in situ* TEM-analyse [29-32]. I selve eksperimentet blev nogle Gr–Si-partikler placeret på en guld (Au)-fastgjort elektrode. En anden, men bevægelig, elektrode med Li/LiO2 ved spidsen blev positioneret til lige at komme i kontakt med Gr–Si NP'erne for at litiere dem (Figur 3a). Så snart kontakt med den anden elektrode blev etableret, begyndte partiklerne at svulme op (Figur 3b). Større detaljer om denne proces kan ses i Supplerende figur 5 og Supplerende film 1–3. To typer af udvidende strukturer blev observeret, nemlig ikke-defekte partikler og defekte partikler som fremhævet i Figur 3b, c. I tilfælde, hvor grafen fuldstændigt indkapsler partiklen og ikke har nogen åbenlyse defekter (Figur 3d), steg diameteren med ca. 30% (220% volumenudvidelse). Ved afslutningen af lithieringen steg inter-lag-afstanden for grafenlagene til 3,8 Å, hvilket afspejler Li-interkalering, og den lagdelte karakter af den grafitiske belægning blev bevaret hele vejen rundt om NP'en (Figur 3d), hvilket antyder en glidningsproces mellem lagene som illustreret i Figur 3c. I tilfælde, hvor et defekt område eksisterer (se grøn cirkel i Figur 3a), pulveriseres den indre partikel ved udvidelse og brister gennem defekten (Figur 3e). De observerede distinkte brudadfærd er usandsynligt at stamme fra partikelstørrelsen, da en indkapslet partikel, der er større end den brudte i Figur 3, ikke brød (se de angivne partikler ved 0 og 40 s i Supplerende figur 5). Nylige observationer indikerer også, at selv mindre Si-partikler ( 200 nm (ref.). ( ) Gr–Si NP'er fastgjort til overfladen af Au-tråd og en anden Li/LiO2-elektrode. ( ) De samme Gr–Si NP'er efter lithiering. ( ) En skematisk oversigt over lithierede Gr–Si NP'er for både ikke-defekt og defekt grafenindkapsling. ( , ) Tætte TEM-billeder af ( ) ikke-defekt partikel (den, der er omkranset af den røde linje i og ) og ( ) defekt partikel (den, der er omkranset af den blå linje i og ). EELS-spektre i begge tilfælde bekræfter lithieringen. Linjeprofilerne fra de røde bokse i begge tilfælde viser øget inter-lag-afstand på ca. 3,8 Å, hvilket afspejler lithiering i grafen-inter-lag-rummet. a b c d e d a b e a b Lokal EELS-analyse under lithiering verificerer lithieringen af Si i begge tilfælde gennem en sløret Li *K*-kant nær 55 eV samt Si *L*-kant ved 100 eV (Figur 3d, e; ref.). Laget, der vises på overfladen af grafen i Figur 3d, tilskrives Li/Li2O-rester. I bund og grund bevarer grafenlagene integrationen med Si via deres kemisk bundne rødder på Si-overfladen, og samtidig tillader glidningsprocessen den få-lags grafenbelægning at imødekomme Si's volumenudvidelse. I et separat *ex situ* TEM-eksperiment med Gr–Si LIB-elektroden blev det observeret, at det gennemsnitlige antal grafenlag målt på forskellige steder faldt fra 9,4 til 5,6 lag (Supplerende figur 6) efter den første lithiering, hvilket igen bekræfter inter-lag-glidningsprocessen. Grafenindkapslingen og inter-lag-glidningsprocessen udøver en klemkraft, der hjælper med at opretholde Si-partikelintegriteten under volumenudvidelse. Denne klemlemekanisme synes dog ikke at påvirke Li-diffusion, da der opnås gode specifikke kapaciteter i de elektrokemiske målinger. Det er også bemærkelsesværdigt, at partiklernes volumenudvidelse på det hele var ensartet i alle radiale retninger, selvom kontaktpunktet med den anden elektrode er stærkt lokaliseret. Dette fremhæver grafenlagenes tendens til homogen Li-ion-diffusion ind i Si-kernen (se røde og orange stiplede linjer i Figur 3a, b). *In situ*-analysen indikerer også, at Li-diffusion gennem grafenlagene er ret hurtig, i overensstemmelse med tidligere undersøgelser. Det bemærkes også, at den observerede klemningseffekt primært stammer fra grafenbelægningslagene snarere end native oxidlag på overfladen, fordi overfladeoxidlagene er for tynde til at have en signifikant effekt. Klemningseffekten baseret på overfladeoxidlag er kun observeret, når Si har hule strukturer, eller når oxidlagene er meget tykke. Ledningsevne og elektrokemiske målinger Efter grafenvækst øges ledningsevnen af aktive materialeblandingen markant. Når den presses til piller i pulverform, udviste urørt Si en lav ledningsevne på <10−7 S cm−1, hvorimod selv 1 vægt% tilføjelse af grafen øgede ledningsevnen bemærkelsesværdigt til 12,8 S cm−1 (Figur 4a). Denne forbedring tilskrives en fremragende perkolationsadfærd af grafenbelægningslagene, således at 2D-grafen og dets veljusterede lagdelte stablede fremmer et velforbundet ledende netværk (Supplerende figur 7) og er også i overensstemmelse med tidligere grafen–polymer-kompositter. Ledningsevnen steg yderligere til 38,3 S cm−1 for et grafenindhold på 5 vægt%. ( ) Pilleledningsevnen af Gr–Si, AC–Si og Super P–Si ved forskellige kulstofindhold. ( ) De første lithierings–delithieringsprofiler. Elektrode-tykkelserne af 5 vægt% Gr–Si, 1 vægt% Gr–Si, 2 vægt% AC–Si og urørt Si (Super P 1 vægt%) er henholdsvis 4,5, 5,0, 8,3 og 12,3 μm. ( ) Kapacitetsbevaring ved lithiering (fyldt cirkel) og delithiering (åben cirkel) af de samme fire prøver. Potentialet blev fejdet inden for et spændingsvindue mellem 0,01 og 1,5 V ved 0,5C. ( ) SEM-billeder set ovenfra: 5 vægt% Gr–Si-elektroden (venstre) før og (midt) efter 200 cyklusser og (højre) 2 vægt% AC–Si-elektroden efter 200 cyklusser. ( ) Et TEM-billede med høj forstørrelse af 5 vægt% Gr–Si efter 200 cyklusser, opnået fra den hvide boks i TEM-billedet med lav forstørrelse (top indsats). Midterste indsats: valgt område elektron-diffraktion, der viser den amorfe natur af Si efter cykling. Nederste indsats: et linjeprofil fra grafenlagene i den røde boks, der viser en inter-lag-afstand på 3,8 Å. ( ) Hastighedsydelse af 5 vægt% Gr–Si med forskellige oprindelige arealkapaciteter (3,0, 2,0 og 1,0 mAh cm−2). a b c d e f Den elektrokemiske ydeevne af Gr–Si NP'erne blev undersøgt ved at forberede mønt-type halvceller, hvor Li-metal fungerer som mod- og referenceelektrode. Til sammenligning blev ud over Gr–Si med forskellige grafenindhold også undersøgt AC–Si og urørt Si. Grafenindholdet blev kontrolleret ved væksttiden, mens væksttemperaturen blev fastsat til 1.000 °C. Alle prøver udviste karakteristiske lithierings- og delithieringsplatouer ved henholdsvis 0,1 og 0,4 V i forhold til Li/Li+ i den første cyklus (Figur 4b; 0,05C, 1C=2.000 mA g−1, 0,01–1,5 V i forhold til Li/Li+). 5 vægt% Gr–Si, 1 vægt% Gr–Si, 2 vægt% AC–Si og urørt Si udviste lithierings/delithieringskapaciteter på henholdsvis 2.820/2.340, 2.341/1.629, 3.143/1.160 og 3.632/741 mAh g−1, når Si og den belagte grafen tages i betragtning, hvilket fører til indledende Coulomb-effektivitet (CE'er) på 83%, 69%, 37% og 20%. Den lave reversible kapacitet og indledende CE'er for AC–Si tilskrives defekterne i AC-lagene, der fanger Li-ioner. Grafenbelægningen gør en markant forskel i cyklusydelsen (Figur 4c og Supplerende figur 8). For en fair sammenligning mellem prøverne satte vi først arealkapaciteten til 1 mAh cm−2. Under denne begrænsning var kapacitetssvindet for både 2 vægt% AC–Si og urørt Si signifikant selv for tidlige cyklusser, hvilket indikerer, at en simpel AC-belægning slet ikke er operationel. Mellem begge Gr–Si-prøver udviste 5 vægt% Gr–Si bedre ydeevne end 1 vægt% Gr–Si (85% vs. 70% bevaring efter 200 cyklusser), hvilket antyder, at grafenindholdet bliver kritisk afhængigt af arealkapaciteten. Den lavere bevaring af 1 vægt% Gr–Si kan forklares ved lejlighedsvis defektdannelse som observeret i vores *in situ* TEM-undersøgelse baseret på samme grafenindhold (Figur 3e). For 5 vægt% grafenprøven blev testen udvidet til endnu højere arealkapaciteter op til 6 mAh cm−2 (Supplerende figur 8b). For arealkapaciteter på 1, 3 og 6 mAh cm−2 var kapacitetsbevaringen efter 100 cyklusser henholdsvis 96%, 91% og 43%. Disse prøver leverede også gode CE'er på 99,6, 99,3 og 99,4% efter 100 cyklusser. Effekten af den konforme grafenbelægning på den strukturelle integritet af Si NP'erne blev belyst af post-mortem scanning elektronmikroskop (SEM) og TEM-billeder efter 200 cyklusser. Selv efter 200 cyklusser visualiserede SEM-billedet af 5 vægt% Gr–Si individuelle NP'er med klare partikelgrænser (Figur 4d). I modsætning hertil viste SEM-billedet af 2 vægt% AC–Si, at solid-elektrolyt-interface (SEI) lag voksede over og begravede individuelle NP'er, hvilket indikerer vigtigheden af grafenbelægningen for SEI-lagets stabilitet. TEM-analyserne (Figur 4e og Supplerende figurer 9–11) af 5 vægt% Gr–Si visualiserede de bevarede individuelle lag af grafenbelægningen, hvilket bekræfter deres robuste integration med Si NP'er under den gentagne store volumenændring igen via glidningsprocessen. Desuden øgedes filmtykkelsen af 5 vægt% Gr–Si med 3 mAh cm−2 med 51,3% (15,0→22,7 μm) efter den første cyklus, hvilket er væsentligt mindre end for 5 vægt% Super P-urørt Si (77,4%, 10,2→18,1 μm), selv med halvdelen af den specifikke arealkapacitet på 1,5 mAh cm−2. Ifølge TEM-billeder efter den første delithiering (Supplerende figur 10) og den 200. delithiering (Supplerende figur 11) forblev inter-lag-afstanden af grafenlagene på ca. 3,8 Å, hvilket indikerer, at glidningsprocessen ikke er fuldt reversibel. Disse fænomener tilskrives en kombineret effekt fra SEI-dannelse og resterende Li-ioner mellem grafenlagene, sammen med den mindre volumenkrympning under den første delithiering end volumenudvidelsen af den første lithiering. Ikke desto mindre forbliver grafenlagene forankret på Si-overfladerne og opfylder fortsat deres oprindelige roller som et ledende middel og et buffermedium for at imødekomme Si's volumenudvidelse. Grafenbelægningen har også en markant effekt på hastighedsydelsen ved at udnytte sit veludviklede perkolerende netværk. Selv ved en høj arealkapacitet på 3 mAh cm−2, en 20-ganges C-rate stigning fra 0,5 til 10 C, blev 90% af den oprindelige kapacitet bibeholdt. Det skal understreges, at den direkte grafenvækst på Si NP'er, der anvendes her, fundamentalt adskiller sig fra tidligere arbejder, hvor en simpel blanding af Si NP'er og reduceret grafenoxid fremstilles via en opløsningsproces, da det i tilfælde af opløsningsprocesser ikke er muligt at opnå fuldstændig indkapsling af Si NP'er [42-47]. For at kompensere for denne mangel skal det reducerede grafenoxidindhold øges betydeligt, hvilket igen ofrer den specifikke kapacitet og CE. Af lignende årsager har ingen af de tidligere belægninger lavet af kulstofnanomaterialer fremstillet via opløsningsprocesser opnået stabil cyklusydelse ved arealkapaciteter, der kan sammenlignes med dem i den foreliggende undersøgelse. Gr–Si's volumetriske kapacitet blev belyst i sammenligning med de teoretiske og kommercielle tilfælde (Figur 5a). Den volumetriske kapacitet af 5 vægt% Gr–Si (for elektroden med 3,0 mAh cm−2 i Figur 4c) ligger mellem 2.500 og 3.000 mAh cm−3, hvilket er tæt på den teoretiske værdi (4.284 mAh cm−3) af de urørte Si-partikler under antagelse af deres ideelle pakning (detaljer i figurteksten). De nuværende værdier er langt højere end den (550 mAh cm−3) af de nuværende kommercielle grafitbaserede anoder. For yderligere at vurdere den praktiske levedygtighed af 5 vægt% Gr–Si blev fuldcelleydelsen undersøgt ved parring med en kommerciel katode, LiCoO2. Ved hensyntagen til den gennemsnitlige celle-spænding på 3,5 V, arealkapaciteten på 3,0 mAh cm−2 og en samlet elektrode tykkelse på 108 μm (elektrode+separator+strømopsamler, Gr–Si tykkelse=15 μm) når den volumetriske energidensitet af den nuværende fuldcelle 972 Wh l−1. Denne værdi er bemærkelsesværdig, da den er 1,8 gange så stor som den (550 Wh l−1) af bredt anvendte nuværende kommercielle LIB'er, beregnet ud fra den samme metrik (http://www.samsungsdi.com/lithium-ion-battery/overview). ( ) De volumetriske kapaciteter af ren Si-film (beregning, cal.), teoretisk pakket Si NP-film (beregning), 5 vægt% Si–Gr elektrode (eksperimentel) og grafit elektrode (eksperimentel). Værdien af teoretisk pakket Si NP-film (beregning) blev opnået ved at tage højde for den gravimetriske teoretiske kapacitet af Si ved stuetemperatur (3.580 mAh g−1), tætheden af Si (2,2 g cm−3), tomrumsandelen i den teoretiske partikelpakning (center-bundet, 0,32) og bindemiddelindholdet (ca. 20 vægt%). ( ) Tværsnits-SEM-billeder af 5 vægt% Gr–Si og kommercielle grafit elektrode (venstre). Top (højre) og front (blå indsatsboks) visninger af 5 væ a b