Enhancing high-rate and elevated-temperature performances of nano-sized and micron-sized LiMn 2O 4 in lithium-ion batteries with ultrathin surface coatings

Journal of Nanoscience and Nanotechnology

Volumn 12, Issue 9, 2012, Pages 7113-7120

  Luan, Xinning ^a   Guan, Dongsheng ^a   Wang, Ying ^a  

^a LOUISIANA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

Al 2O 3; Atomic Layer Deposition; LiMn 2O 4; Lithium Ion Battery; Particle Size; Rate Performance

Indexed keywords

ACTIVE MATERIAL; ATOMIC SCALE; BARE ELECTRODE; CAPACITY DEGRADATION; CATHODE MATERIALS; CHARGE/DISCHARGE; COMPOSITE ELECTRODE; CRYSTALLOGRAPHIC TRANSFORMATIONS; CYCLING STABILITY; ELECTROCHEMICAL CYCLING; ELECTROCHEMICAL PERFORMANCE; ELEVATED TEMPERATURE; GLASS LAYERS; HIGH QUALITY; HIGH RATE; LIMN 2O 4; LITHIUM-ION BATTERY; MECHANICAL INTEGRITY; NANO-SIZED; OXIDE COATING; RATE PERFORMANCE; SURFACE COATINGS; ULTRA-THIN;

ALUMINUM; ATOMIC LAYER DEPOSITION; CATHODES; ELECTROCHEMICAL CELLS; LITHIUM ALLOYS; LITHIUM BATTERIES; LITHIUM COMPOUNDS; PARTICLE SIZE; PROTECTIVE COATINGS;

ELECTROCHEMICAL ELECTRODES;

EID: 84866125211     PISSN: 15334880     EISSN: 15334899     Source Type: Journal    
DOI: 10.1166/jnn.2012.6577     Document Type: Article

References (47)

1. M. S. Whittingham, Chem. Rev. 104, 4271 (2004).
2. M. Winter, J. O. Besenhard, M. E. Spahr, and P. Novak, Adv. Mater. 10, 725 (1998).
3. M. Hirayama, H. Ido, K. Kim, W. Cho, K. Tamura, J. I. Mizuki, and R. Kanno, J. Am. Chem. Soc. 132, 15268 (2010).
4. A. Manthiram, J. Phys. Chem. Lett. 2, 373 (2011).
5. M. M. Thackeray, Y. Shao-Horn, A. J. Kahaian, K. D. Kepler, J. T. Vaughey, and S. A. Hackney, Electrochem. Solid-State Lett. 1, 7 (1998).
6. G. G. Amatucci, C. N. Schmutz, A. Blyr, C. Sigala, A. S. Gozdz, D. Larcher, and J. M. Tarascon, J. Power Sources 69, 11 (1997).
7. S. W. Lee, K. S. Kim, H. S. Moon, H. J. Kim, B. W. Cho, W. I. Cho, J. B. Ju, and J. W. Park, J. Power Sources 126, 150 (2004).
8. A. Blyr, C. Sigala, G. Amatucci, D. Guyomard, Y. Chabre, and J. M. Tarascon, J. Electrochem. Soc. 145, 194 (1998).
9. R. J. Gummow, A. Dekock, and M. M. Thackeray, Solid State Ionics 69, 59 (1994).
10. Y. K. Sun, K. J. Hong, and J. Prakash, J. Electrochem. Soc. 150, A970 (2003).
11. J. Cho, G. B. Kim, H. S. Lim, C. S. Kim, and S. I. Yoo, Electrochem. Solid-State Lett. 2, 607 (1999).
12. Y. S. Jung, A. S. Cavanagh, A. C. Dillon, M. D. Groner, S. M. George, and S.-H. Lee, J. Electrochem. Soc. 157, A75 (2010).
13. J. P. Cho, T. J. Kim, Y. J. Kim, and B. Park, Chem. Commun. 1074 (2001), DOI 10.1039/b101677f. 14. J. P. Cho, Y. J. Kim, T. J. Kim, and B. Park, Chem. Mater. 13, 18 (2001).
14. D. Guan, J. A. Jeevarajan, and Y. Wang, Nanoscale 3, 1465 (2011).
15. H. W. Ha, N. J. Yun, and K. Kim, Electrochim. Acta 52, 3236 (2007).
16. H. Sahan, H. Goktepe, S. Patat, and A. Ulgen, Solid State Ionics 181, 1437 (2010).
17. C. Lai, W. Ye, H. Liu, and W. Wang, Ionics 15, 389 (2009).
18. H. Sahan, H. Goktepe, S. Patat, and A. Ulgen, J. Alloys Compd. 509, 4235 (2011).
19. J. Tu, X. B. Zhao, G. S. Cao, D. G. Zhuang, T. J. Zhu, and J. P. Tu, Electrochim. Acta 51, 6456 (2006).
20. R. Beetstra, U. Lafont, J. Nijenhuis, E. M. Kelder, and J. R. van Ommen, Chem. Vap. Deposition 15, 227 (2009).
21. M. Kemell, V. Pore, J. Tupala, M. Ritala, and M. Leskela, Chem. Mater. 19, 1816 (2007).
22. I. D. Scott, Y. S. Jung, A. S. Cavanagh, Y. An, A. C. Dillon, S. M. George, and S.-H. Lee, Nano Lett. 11, 414 (2011).
23. Y. S. Jung, A. S. Cavanagh, L. A. Riley, S.-H. Kang, A. C. Dillon, M. D. Groner, S. M. George, and S.-H. Lee, Adv. Mater. 22, 2172 (2010).
24. K. Leung, Y. Qi, K. R. Zavadil, Y. S. Jung, A. C. Dillon, A. S. Cavanagh, S.-H. Lee, and S. M. George, J. Am. Chem. Soc. 133, 14741 (2011).
25. A. C. Dillon, L. A. Riley, Y. S. Jung, C. Ban, D. Molina, A. H. Mahan, A. S. Cavanagh, S. M. George, and S. H. Lee, Thin Solid Films 519, 4495 (2011).
26. L. A. Riley, S. Van Ana, A. S. Cavanagh, Y. Yan, S. M. George, P. Liu, A. C. Dillon, and S.-H. Lee, J. Power Sources 196, 3317 (2011).
27. L. A. Riley, A. S. Cavanagh, S. M. George, S.-H. Lee, and A. C. Dillon, Electrochem. Solid-State Lett. 14, A29 (2011).
28. L. A. Riley, A. S. Cavanagh, S. M. George, Y. S. Jung, Y. Yan, S.-H. Lee, and A. C. Dillon, Chem. Phys. Chem. 11, 2124 (2010).
29. L. A. Riley, S.-H. Lee, L. Gedvilias, and A. C. Dillon, J. Power Sources 195, 588 (2010).
30. A. C. Dillon, A. H. Mahan, R. Deshpande, R. Parilla, K. M. Jones, and S. H. Lee, Thin Solid Films 516, 794 (2008).
31. J. S. Kim, C. S. Johnson, J. T. Vaughey, S. A. Hackney, K. A. Walz, W. A. Zeltner, M. A. Anderson, and M. M. Thackeray, J. Electrochem. Soc. 151, A1755 (2004).
32. A. C. Dillon, M. L. Wise, M. B. Robinson, and S. M. George, J. Vac. Sci. Technol. A-Vac. Surf. Films 13, 1 (1995).
33. M. D. Groner, F. H. Fabreguette, J. W. Elam, and S. M. George, Chem. Mater. 16, 639 (2004).
34. A. W. Ott, J. W. Klaus, J. M. Johnson, and S. M. George, Thin Solid Films 292, 135 (1997).
35. D. S. Guan and Y. Wang, Ionics (2012), DOI: 10.1007/s11581-012-0717-9.
36. Z. H. Chen and J. R. Dahn, Electrochim. Acta 49, 1079 (2004).
37. H. Miyashiro, Y. Kobayashi, S. Seki, Y. Mita, A. Usami, M. Nakayama, and M. Wakihara, Chem. Mater. 17, 5603 (2005).
38. R. L. Puurunen, J. Appl. Phys. 97, 121301 (2005).
39. XPS International, Mountain View California (2011), http://www.xpsdata. com/XI-BE-Lookup-table.pdf. Accessed 4 November 2011
40. J. Cabana, T. Valdes-Solis, M. R. Palacin, J. Oro-Sole, A. Fuertes, G. Marban, and A. B. Fuertes, J. Power Sources 166, 492 (2007).
41. C. J. Curtis, J. X. Wang, and D. L. Schulz, J. Electrochem. Soc. 151, A590 (2004).
42. S. H. Ye, J. Y. Lv, X. P. Gao, F. Wu, and D. Y. Song, Electrochim. Acta 49, 1623 (2004).
43. J. H. Choy, D. H. Kim, C. W. Kwon, S. J. Hwang, and Y. I. Kim, J. Power Sources 77, 1 (1999).
44. C. Li, H. P. Zhang, L. J. Fu, H. Liu, Y. P. Wu, E. Ram, R. Holze, and H. Q. Wu, Electrochim. Acta 51, 3872 (2006).
45. Y. Liu, N. S. Hudak, D. L. Huber, S. J. Limmer, J. P. Sullivan, and J. Y. Huang, Nano Lett. 11, 4188 (2011).
46. L. J. Fu, H. Liu, C. Li, Y. P. Wu, E. Rahm, R. Holze, and H. Q. Wu, Solid State Sci. 8, 113 (2006).
47. L. F. Hakim, D. M. King, Y. Zhou, C. J. Gump, S. M. George, and A. W. Weimer, Adv. Funct. Mater. 17, 3175 (2007).