TY - JOUR A1 - Grünzel, Tobias A1 - Lee, Young Joo A1 - Kuepper, Karsten A1 - Bachmann, Julien T1 - Preparation of electrochemically active silicon nanotubes in highly ordered arrays JF - Beilstein Journal of Nanotechnology PY - 2013/// VL - 4 SP - 655 EP - 664 SN - 2190-4286 DO - 10.3762/bjnano.4.73 PB - Beilstein-Institut JA - Beilstein J. Nanotechnol. UR - https://doi.org/10.3762/bjnano.4.73 KW - atomic layer deposition KW - electrochemistry KW - lithium ion battery electrode KW - silica thermal reduction KW - silicon nanotubes N2 - Silicon as the negative electrode material of lithium ion batteries has a very large capacity, the exploitation of which is impeded by the volume changes taking place upon electrochemical cycling. A Si electrode displaying a controlled porosity could circumvent the difficulty. In this perspective, we present a preparative method that yields ordered arrays of electrochemically competent silicon nanotubes. The method is based on the atomic layer deposition of silicon dioxide onto the pore walls of an anodic alumina template, followed by a thermal reduction with lithium vapor. This thermal reduction is quantitative, homogeneous over macroscopic samples, and it yields amorphous silicon and lithium oxide, at the exclusion of any lithium silicides. The reaction is characterized by spectroscopic ellipsometry for thin silica films, and by nuclear magnetic resonance and X-ray photoelectron spectroscopy for nanoporous samples. After removal of the lithium oxide byproduct, the silicon nanotubes can be contacted electrically. In a lithium ion electrolyte, they then display the electrochemical waves also observed for other bulk or nanostructured silicon systems. The method established here paves the way for systematic investigations of how the electrochemical properties (capacity, charge/discharge rates, cyclability) of nanoporous silicon negative lithium ion battery electrode materials depend on the geometry. ER - TY - JOUR AU - Whittingham, M. S. JF - Chem. Rev. PY - 2004/// VL - 104 SP - 4271 EP - 4302 DO - 10.1021/cr020731c ER - TY - JOUR AU - Wakihara, M. JF - Mater. Sci. Eng., R PY - 2001/// VL - 33 SP - 109 EP - 134 DO - 10.1016/S0927-796X(01)00030-4 ER - TY - JOUR AU - Nikolaev, V. P. AU - Morachevskii, A. G. AU - Demidov, A. I. AU - Bairachnyi, E. V. JF - Russ. J. Appl. Chem. PY - 1980/// VL - 53 SP - 1549 EP - 1551 ER - TY - JOUR AU - Cairns, E. J. AU - Albertus, P. JF - Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng. PY - 2010/// VL - 1 SP - 299 EP - 320 DO - 10.1146/annurev-chembioeng-073009-100942 ER - TY - JOUR AU - Boukamp, B. A. AU - Lesh, G. C. AU - Huggins, R. A. JF - J. Electrochem. Soc. 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