Nanomaterials for rechargeable lithium batteries

Angewandte Chemie - International Edition

Volumn 47, Issue 16, 2008, Pages 2930-2946

  Bruce, Peter G ^a   Scrosati, Bruno ^b   Tarascon, Jean Marie ^c  

^a UNIVERSITY OF ST ANDREWS   (United Kingdom)

^b SAPIENZA UNIVERSITY OF ROME   (Italy)

^c UNIVERSITÉ DE PICARDIE JULES VERNE   (France)

Author keywords

Electrochemistry; Lithium; Nanoelectrodes; Nanomaterials; Polymers

Indexed keywords

AUTOMOBILES; CHEMISTRY; ELECTRIC AUTOMOBILES; ELECTRIC VEHICLES; ENERGY STORAGE; FLYWHEELS; LAPTOP COMPUTERS; LITHIUM; LITHIUM ALLOYS; LITHIUM BATTERIES; LITHIUM COMPOUNDS;

ELECTROCHEMISTRY; NANOELECTRODES; NANOMATERIALS; POLYMERS;

NANOSTRUCTURED MATERIALS;

EID: 49649105634     PISSN: 14337851     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/anie.200702505     Document Type: Review

References (118)

1. Advances in Lithium-ion Batteries (Eds.: W. van Schalkwijk, B. Scrosati), Kluwer Academic/Plenum, New York, 2002.
2. Lithium Batteries Science and Technology (Eds.: G.-A. Nazri, G. Pistoia), Kluwer Academic/Plenum, Boston, 2004.
3. M. S. Whittingham, Chem. Rev. 2004, 104, 4271.
4. A. S. Aricò, P. Bruce, B. Scrosati, J.-M. Tarascon, W. Van Schalkwijc, Nat. Mater. 2005, 4, 366.
5. F. Jiao, P. G. Bruce, Adv. Mater. 2007, 19, 657.
6. P. Balaya, A. J. Bhattacharyya, J. Jamnik, Y. F. Zhukovskii, E. A. Kotomin, J. Maier, J. Power Sources 2006, 159, 171.
7. N. Meethong, H.-Y. S. Huang, W. C. Carter, Y.-M. Chiang, Electrochem. Solid-State Lett. 2007, 10, A134.
8. E. Peled, J. Electrochem. Soc. 1979, 126, 40.
9. R. Fong, V. von Schen, J. R. Aohn, J. Electrochem. Soc. 1990, 137, 2009.
10. R. Hanno, Y. Kawamdo, J. Electrochem. Soc. 1992, 139, 3397.
11. R. S. Morris, B. G. Dixon, T. Gennett, R. Raffaelle, M. J. Heben, J. Power Sources 2004, 138, 277.
12. Z. Zhou, J. J. Zhao, X. P. Gao, Z. F. Chen, J. Yan, P. V. Schiever, M. Morinaga, Chem. Mater. 2005, 17, 992.
13. E. Ferg, R. J. Gummow, A. Dekock, M. M. Thackeray, J. Electrochem. Soc. 1994, 141, L147.
14. A. N. Jansen, A. J. Kahalan, K. D. Kepler, P. A. Nelson, K. Amine, D. W. Dees, D. R. Vissers, M. M. Thackeray, J. Power Sources 1999, 81, 902.
15. P. Reale, S. Panero, B. Scrosati, J. Garche, M. Wohlfahrt-Mehrens, M. Wachtler, J. Electrochem. Soc. 2004, 151, A2138.
16. A. R. Armstrong, G. Armstrong, J. Canales, P. G. Bruce, Angew. Chem. 2004, 116, 2336;
17. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 2286.
18. A. R. Armstrong, G. Armstrong, J. Canales, R. Garcia, P. G. Bruce, Adv. Mater. 2005, 17, 862.
19. A. R. Armstrong, G. Armstrong, J. Canales, P. G. Bruce, Chem. Commun. 2005, 2454.
20. G. Armstrong, A. R. Armstrong, P. G. Bruce, P. Reale, B. Scrosati, Adv. Mater., 2006, 18, 2597.
21. M.-S. Park, G.-X. Wang, Y.-M. Kang, D. Wexler, S.-X. Dou, H.-K. Liu, Angew. Chem. 2007, 119, 764;
22. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 750.
23. C. K. Chan, H. L. Peng, R. D. Twesten, K. Jarausch, X. F. Zhang, Y. Cui, Nano Lett. 2007, 7, 490.
24. K. T. Nam, D.-W. Kim, P. J. Yoo, C.-Y. Chiang, N. Meethong, P. T. Hammond, Y.-M. Chiang, A. M. Belcher, Science 2006, 312, 885.
25. M. Winter, J. O. Besenhard, Electrochim. Acta 1999, 45, 31.
26. R. A. Huggins in Lithium Batteries (Eds.: G.-A. Nazri, G. Pistoia), Kuwer Academic, Boston, 2004, p. 270.
27. H. Mukaibo, T. Osaka, P. Reale, S. Panero, B. Scrosati, M. Wacthler, J. Power Sources 2004, 132, 225.
28. I. Amadei, S. Panero, B. Scrosati, G. Cocco, L. Schiffini, J. Power Sources 2005, 143, 227.
29. H. Mukaibo, T. Sumi, T. Yokoshima, T. Momma, T. Osaka, Electrochem. Solid-State Lett. 2003, 6, A218.
30. J. Hassoun, S. Panero, B. Scrosati, J. Power Sources 2006, 160, 1336.
31. M. Green, E. Fielder, B. Scrosati, M. Wachtler, J. Serra Moreno, Electrochem. Solid-State Lett. 2003, 6, A75.
32. A. Timons, J. Li, J. Dahn, IMLB 2006, Biarritz, France, June 18-23, 2006, Abstract 229.
33. P. L. Taberna, S. Mitra, P. Piozot, P. Simon, J. M. Tarascon, Nat. Mater. 2006, 5, 567.
34. a) J. Hassoun, S. Panero, P. Simon , P. L. Taberna, B. Scrosati, Adv. Mater. 2007, 19, 1632;
35. b) A. Timmons, J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc. 2007, 154, A444.
36. K. Nakajima, Batteries 2006, 6-8th June, Paris, France.
37. H. Inoue, IMLB 2006, Biarritz, France, June 18-23, 2006, Abstract 228.
38. K. D. Kepler, J. T. Vaughey, M. M. Thackeray, Electrochem. Solid-State Lett. 1999, 2, 307.
39. a) M. M. Thackeray, Nat. Mater. 2002, 1, 81;
40. b) L. M. L. Fransson, J. T. Vaughey, R. Benedek, K. Edstrom, J. O. Thomas, M. M. Thackeray, Electrochem. Commun. 2001, 3, 317.
41. J. Thomas, Nat. Mater. 2003, 2, 201.
42. N. Ravet, J. B. Goodenough, S. Besner, M. Simoneau, P. Hovington, M. Armand, Improved iron-based cathode material, ECS Fall meeting, Hawai Abstract N8127, 1999.
43. M. Morcrette, P. Rozier, L. Dupont, E. Mugnier, L. Sannier, J. Galy, J. M. Tarascon, Nat. Mater. 2003, 2, 755.
44. P. Poizot, S. Laruelle, S. Grugeon, L. Dupont, J.-M. Tarascon, Nature 2000, 407, 496.
45. P. Poizot, S. Laruelle, S. Grugeon, L. Dupont, B. Beaudoin, J.-M. Tarascon, C. R. Acad. Sci. Ser. IIc 2000, 3, 681.
46. N. Pereira, L. Dupont, J. M. Tarascon, L. C. Klein, G. G. Amatucci, J. Electrochem. Soc. 2003, 150, A1273.
47. H. Li, G. Richter, J. Maier, Adv. Mater. 2003, 15, 736.
48. F. Badway, N. Pereira, F. Cosandey, G. G. Amatucci, J. Electrochem. Soc. 2003, 150, A1209.
49. B. Bervas, F. Badway, L. C. Klein, G. G. Amatucci, Electrochem. Solid-State Lett. 2005, 8, A179.
50. D. C. C. Silva, O. Crosnier, G. Ouvrard, J. Greedan, A. Safa-Sefat, L. Nazar, Electrochem. Solid-State Lett. 2003, 6, A162.
51. V. Pralong, D. C. S. Souza, K. T. Leung, L. Nazar, Electrochem. Commun. 2002, 4, 516.
52. P. Poizot, S. Laruelle, S. Grugeon, L. Dupont, J. M. Tarascon, Ionics 2000, 6, 321.
53. P. L. Taberna, S. Mitra, P. Poizot, P. Simon, J. M. Tarascon, Nat. Mater. 2006, 7, 567.
54. J.-M. Tarascon, S. Grugeon, S. Laruelle, D. Larcher, P. Poizot in Lithium Batteries - Science and Technology (Eds.: G. A. Nazri, G. Pistoia), Kluwer Academic Publishers, Boston, 2003, chap. 7.
55. S. Grugeon, S. Laruelle, L. Dupont, F. Chevallier, L. Gireaud, P. L. Taberna, P. Simon, B. Yrieix, E. Vidal, S. Lascaud, J. M. Tarascon, Chem. Mater. 2005, 17, 5041.
56. F. Gillot, S. Boyanov, L. Dupont, M. L. Doublet, M. Morcrette, L. Monconduit, J. M. Tarascon, Chem. Mater. 2005, 17, 6327.
57. J. Bhattacharyya, J. Maier, Adv. Mater. 2004, 16, 811.
58. F. Grey, Solid Polymer Electrolytes, VCH, Weinheim, 1991.
59. See ref. [1].
60. B. Scrosati, Chem. Rec. 2005, 5(5), 286.
61. C. A. Vincent, B. Scrosati, Bull. Mater. Res. Soc. 2000, 25, 28.
62. F. Grey, M. Armand in Handbook of Battery Materials (Ed.: J. O. Besenhard), Wiley-VCH, Weinheim, 1999, p. 499.
63. Handbook of Battery Materials (Ed.: J. O. Besenhard), Wiley-VCH, Weinheim, 1999.
64. F. Croce, G. B. Appetecchi, L. Persi, B. Scrosati, Nature 1998, 394, 456.
65. F. Croce, R. Curini, A. Martinelli, L. Persi, F. Ronci, B. Scrosati, J. Phys. Chem. B 1999, 103, 10632.
66. F. Croce, B. Scrosati, Ann. N. Y. Acad. Sci. 2003, 984, 194.
67. G. B. Appetecchi, F. Croce, L. Persi, L. Ronci, B. Scrosati, Electrochim. Acta 2000, 45, 1481.
68. F. Croce, L. Settimi, B. Scrosati, Electrochem. Commun. 2006, 8, 364.
69. R. J. Gillespie, Acc. Chim. Res. 1968, 1, 202.
70. V. Bolis, G. Magnaccia, G. Cerrato, C. Morterra, Langmuir 1997, 13, 888.
71. P. G. Bruce, J. Evans, C. A. Vincent, Solid State Ionics 1988, 28, 918.
72. F. Croce, L. Settimi, B. Scrosati, Electrochem. Commun. 2006, 8, 364.
73. J. B. Kerr in Lithium Batteries, Science and Technology (Eds.: G. A. Nazri, G. Pistoia), Kluwer Academic, Dordrecht, 2003, p. 602.
74. F. Croce, S. Sacchetti, B. Scrosati, J. Power Sources 2006, 162, 685.
75. Z. Gadjourova, Y. Andreev, D. P. Tunstall, P. G. Bruce, Nature 2001, 412, 148.
76. A. M. Christie, S. J. Lilley, E. Staunton, Y. G. Andreev, P. G. Bruce, Nature 2005, 433, 50.
77. Z. Stoeva, I. Martin-Litas, E. Staunton, Y. G. Andreev, P. G. Bruce, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4619.
78. E. Stanton, Y. G. Andreev, P. G. Bruce, Faraday Discuss. 2007, 134, 143.
79. H. K. Liu, G. X. Wang, Z. P. Guo, J. Z. Wang, K. Konstantinov, J. Nanosci. Nanotechnol. 2006, 6, 1.
80. S. H. Ye, J. Y. Lv, W. P. Gao, F. Wu, D. Y. Song, Electrochim. Acta 2004, 49, 162.
81. A. K. Padhi, K. S. Nanjundaswamy, C. Masquelier, S. Okada, J. B. Goodenough, J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 1609.
82. V. Srinivasan, J. Newman, Electrochem. Solid-State Lett. 2006, 9, A110.
83. H. Huang, S-C. Yin, L. F. Nazar, Electrochem. Solid-State Lett. 2001, 4, A170.
84. C. Delacort, P. Poizot, S. Levasseur, C. Masquelier, Electrochem. Solid-State Lett. 2006, 9, A352.
85. a) A. Ravet, Y. Chouinard, J. F. Magnan, S. Besner, M. Gauthiér, M. Armand, J. Power Sources 2001, 97, 503;
86. b) N. Meethong, H. Y. S. Huang, W. C. Carter, Y. M. Chiang, Electrochem. Solid-State Lett. 2007, 10, A134.
87. P. G. Bruce, A. R. Armstrong, R. Gitzendanner, J. Mater. Chem. 1999, 9, 193.
88. A. D. Robertson, A. R. Armstrong, A. J. Fowkes, P. G. Bruce, J. Mater. Chem. 2001, 11, 113.
89. A. R. Armstrong, A. J. Paterson, A. D. Robertson, P. G. Bruce, Chem. Mater. 2002, 14, 710.
90. M. M. Thackeray, W. I. F. David, P. G. Bruce, J. B. Goodenough, Mater. Res. Bull. 1983, 18, 461.
91. A. D. Robertson, A. R. Armstrong, P. G. Bruce, Chem. Mater. 2001, 13, 2380.
92. Y. Shao-Horn, S. A. Hackney, A. R. Armstrong, P. G. Bruce, R. Gitzendanner, C. S. Johnson, M. M. Thackeray, J. Electrochem. Soc. 1999, 146, 2404.
93. H. F. Wang, Y. I. Jang, Y.-M. Chiang, Electrochem. Solid-State Lett. 1999, 2, 490.
94. S. H. Kang, J. B. Goodenough, L. K. Rabenberg, Chem. Mater. 2001, 13, 1758.
95. S. Nordlinder, L. Nyholm, T. Gustafsson, K. Edstrom, Chem. Mater. 2006, 18, 495.
96. a) F. Jiao, K. M. Shaju, P. G. Bruce, Angew. Chem. 2005, 117, 6708;
97. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 6550;
98. b) F. Jiao, P. G. Bruce, submitted.
99. Y. K. Zhou, H. L. Li, J. Mater. Chem. 2002, 12, 681.
100. J. D. Epping, B. F. Chonelka, Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2006, 11, 81.
101. K. H. Reiman, K. M. Brace, T. J. Gordon-Smith, I. Nandhakumar, G. S. Attard, J. R. Owen, Electrochem. Commun. 2006, 8, 517.
102. P. A. Nelson, J. R. Owen, J. Electrochem. Soc. 2003, 150, A1313.
103. B. B. Owens, S. Passerini, W. H. Smyrl, Electrochim. Acta 1999, 45, 215.
104. J. Kim, A. Manthiram, Electrochem. Solid-State Lett. 1998, 5, 207.
105. P. E. Tang, J. S. Sakamoto, E. Baudrin, B. Dunn, J. Non-Cryst. Solids 2004, 350, 67.
106. H. W. Yan, S. Sokolov, J. C. Lytle, A. Stein, F. Zhang, W. H. Smyrl, J. Electrochem. Soc. 2003, 150, A1102.
107. G. A. Armstrong, P. G. Bruce, personal communication 2006.
108. J. Lee, J. Kim, J. Microelectromech. Syst. 2000, 9, 71.
109. G. Nagasubramanian, D. H. Doughty, J. Power Sources 2004, 136, 395.
110. R. W. Hart, H. S. White, B. Dunn, D. R. Rolison, Electrochem. Commun. 2003, 5, 120.
111. C. L. Wang, L. Taherabadi, G. Y. Jia, M. Madou, Y. T. Yeh, B. Dunn, Electrochem. Solid-State Lett. 2004, 7, A435-A438.
112. B. Dunn, Chem. Rev. 2003, 104, 4463.
113. A. Singh, J. Jarayan, M. Madou, S. Akhbar, J. Electrochem. Soc. 2002, 149, E78.
114. M. Nathan, D. Haronian, E. Peled, US Patent No. 6,197,450, 2004.
115. M. Nathan, D. Golodnisky, V. Yufit, E. Strauss, T. Ripenbein, I. Shechtman, S. Menkin, E. Peled, J. MELS 2005, 14, 879.
116. Y. K. Cho, R. Wartena, S. M. Tobias, Y.-M. Chiang, Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 379.
117. P. L. Taberna, P. Simon, J. M. Tarascon, French Patent No. 0,504,960, 2006.
118. Y. Shao, G. Yin, Z. Wang, Y. Gao, J. Power Sources 2007, 167, 235.