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Role of binders in solid electrolyte interphase formation in lithium ion batteries studied with hard X-ray photoelectron spectroscopy

机译：硬X射线光电子能谱研究粘合剂在锂离子电池固体电解质界面形成中的作用

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Lithium-ion batteries featuring electrodes of silicon nanoparticles, conductive carbon, and polymer binders were constructed with electrolyte containing 1.2 M LiPF6 in ethylene carbonate and diethyl carbonate (1: 1, w/w). Material binders used include polyvinylidene difluoride (PVdF), polyacrylic acid (PAA), sodium carboxymethyl cellulose (CMC), and a mixture of equal masses of CMC and PAA (CMCPAA). Hard X-ray photoelectron spectroscopy (HAXPES) was performed on the electrodes when fresh, cycled at reduced potential, and cycled one full time to study how substrate material binders affect the early formation of the solid electrolyte interphase (SEI) layer. Electrodes cycled 5, 10, and 20 times were also analyzed to discern what changes to the SEI occur after initial formation. We also present estimates of the SEI thickness by cycle count, indicating that PAA develops the thinnest SEI, followed by CMCPAA, CMC, and PVdF in order of increasing layer thickness.
机译：锂离子电池由硅纳米粒子，导电碳和聚合物粘合剂组成的电极，是用在碳酸亚乙酯和碳酸二乙酯（1：1，w / w）中含有1.2 M LiPF6的电解质制成的。使用的材料粘合剂包括聚偏二氟乙烯（PVdF），聚丙烯酸（PAA），羧甲基纤维素钠（CMC）以及等质量的CMC和PAA的混合物（CMCPAA）。硬X射线光电子能谱（HAXPES）在新鲜时在电极上进行，以降低的电势循环，并循环一整时间，以研究基底材料粘合剂如何影响固体电解质中间相（SEI）层的早期形成。还分析了循环5、10和20次的电极，以识别初始形成后SEI发生了什么变化。我们还通过循环计数对SEI厚度进行了估算，表明PAA形成了最薄的SEI，其次是CMCPAA，CMC和PVdF（按层厚度增加的顺序）。

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