The identification of stable solvents for nonaqueous rechargeable li-air batteries

Journal of the Electrochemical Society

Volumn 160, Issue 1, 2013, Pages

  Bryantsev, Vyacheslav S ^a   Uddin, Jasim ^a   Giordani, Vincent ^a   Walker, Wesley ^a   Addison, Dan ^a   Chase, Gregory V ^a  

^a Liox Power Inc   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COMPREHENSIVE TESTING; ELECTROLYTE SOLVENT; FLUORINATED ETHERS; NUCLEOPHILIC ATTACK; TETRABUTYLAMMONIUM SALTS; THEORETICAL AND EXPERIMENTAL; THEORETICAL FRAMEWORK; THEORETICAL RESULT;

ACIDITY; AMIDES; CHEMICAL STABILITY; CYANIDES; DIMETHYL SULFOXIDE; ELECTRIC DISCHARGES; ELECTROLYTES; LITHIUM; LITHIUM BATTERIES; OXYGEN; QUANTUM CHEMISTRY;

SOLVENTS;

EID: 84873134364     PISSN: 00134651     EISSN: 19457111     Source Type: Journal    
DOI: 10.1149/2.027302jes     Document Type: Article

References (91)

1. G. Girishkumar, B. McCloskey, A. C. Luntz, S. Swanson, and W. J. Wilcke, J. Phys. Chem. Lett., 1, 2193 (2010).
2. P. G. Bruce, S. A. Freunberger, L. J. Hardwick, and J.-M. Tarascon, Nature Mater., 11, 19 (2012).
3. J. Christensen, P. Albertus, R. S. Sanchez-Carrera, T. Lohmann, B. Kozinsky, R. Liedtke, J. Ahmed, and A. Kojic, J. Electrochem. Soc., 159, R1 (2012).
4. Y. Shao, F. Ding, J. Xiao, J. Zhang, W. Xu, S. Park, J.-G. Zhang, Y. Wang, and J. Liu, Adv. Funct. Mater., 2012
5. F. Cheng and J. Chen, Chem. Soc. Rev., 41, 2172 (2012).
6. S. A. Freunberger, Y. Chen, Z. Peng, J. M. Griffin, L. J. Hardwick, F. Bardé, P. Novák, and P. G. Bruce, J. Am. Chem. Soc., 133, 8040 (2011).
7. F. Mizuno, S. Nakanishi, Y. Kotani, S. Yokoishi, and H. Iba, Electrochem., 78, 403 (2010).
8. J. Xiao, J. Hu, D. Wang, D. Hu, W. Xu, G. L. Graff, Z. Nie, J. Liu, and J.-G. Zhang, J. Power Sources, 196, 5674 (2011).
9. G. M. Veith, N. J. Dudney, J. Howe, and J. Nanda, J. Phys. Chem. C, 115, 14325 (2011).
10. B. D. McCloskey, D. S. Bethune, R. M. Shelby, G. Girishkumar, and A. C. Luntz, J. Phys. Chem. Lett., 2, 1161 (2011).
11. B. D. McCloskey, R. Scheffler, A. Speidel, D. S. Bethune, R. M. Shelby, and A. C. Luntz, J. Am. Chem. Soc., 133, 18038 (2011).
12. Z. Zhang, J. Lu, R. S. Assary, P. Du, H.-H. Wang, Y.-K. Sun, Y. Qin, K. C. Lau, J. Greeley, P. C. Redfern, H. Iddir, L. A. Curtiss, and K. Amine, J. Phys. Chem. C, 115, 25535 (2011).
13. S. H. Oh, T. Yim, E. Pomerantseva, and L. F. Nazar, Electrochem. Solid State Lett., 14, A185 (2011).
14. F. Mizuno, S. Nakanishi, A. Shirasawa, K. Takechi, T. Shiga, H. Nishikoori, and H. Iba, Electrochem., 79, 876 (2011).
15. C. J. Allen, S. Mukerjee, E. J. Plichta, M. A. Hendrickson, and K. M. Abraham, J. Phys. Chem. Lett., 2, 2420 (2011).
16. Z. Peng, S. A. Freunberger, L. J. Hardwick, Y. Chen, V. Giordani, F. Bardé, P. Novák, D. Graham, J.-M. Tarascon, and P. G. Bruce, Angew. Chem. Int. Ed., 50, 6351 (2011).
17. S. A. Freunberger, Y. Chen, N. E. Drewett, L. J. Hardwick, F. Bardé, and P. G. Bruce, Angew. Chem. Int. Ed., 50, 8609 (2011).
18. V. S. Bryantsev and M. Blanco, J. Phys. Chem. Lett., 2, 379 (2011).
19. V. S. Bryantsev, V. Giordani, W. Walker, M. Blanco, S. Zecevic, J. Uddin, D. Addison, and G. V. Chase, J. Phys. Chem. A, 115, 12399 (2011).
20. R. Black, S. H. Oh, J.-H. Lee, T. Yim, B. Adams, and L. F. Nazar, J. Am. Chem. Soc., 134, 2902 (2012).
21. Y. Chen, S. A. Freunberger, Z. Peng, F. Bardé, and P. G. Bruce, J. Am. Chem. Soc., 134, 7952 (2012).
22. B. D. McCloskey, A. Speidel, R. Scheffler, D. C. Miller, V. Viswanathan, J. S. Hummelshøj, J. K. Norskov, and A. C. Luntz, J. Phys. Chem. Lett., 3, 997 (2012).
23. J. R. Harding, Y.-C. Lu, Y. Tsukada, and Y. Shao-Horn, Phys. Chem. Chem. Phys., 14, 10540 (2012).
24. G. M. Veith, J. Nanda, L. H. Delmau, and N. J. Dudney, J. Phys. Chem. Lett., 3, 1242 (2012).
25. H.-G. Jung, J. Hassoun, J.-B. Park, Y.-K. Sun, and B. Scrosati, Nature Chem., 4, 579 (2012).
26. H.-D. Lim, K.-Y. Park, H. Gwon, J. Hong, H. Kim, and K. Kang, Chem. Commun., 48, 8374 (2012).
27. Z. Peng, S. A. Freunberger, Y. Chen, and P. G. Bruce, Science, 337, 562 (2012).
28. D. Xu, Z.-L. Wang, J.-J. Xu, L.-L. Zhang, and X.-B. Zhang, Chem. Commun., 48, 6948 (2012).
29. K. Takechi, S. Higashi, F. Mizuno, H. Nishikoori, H. Iba, and T. Shiga, ECS Electrochemistry Letters, 1, A27 (2012).
30. W. Xu, J. Hu, M. H. Engelhard, S. A. Towne, J. S. Hardy, J. Xiao, J. Feng, M. Y. Hu, J. Zhang, F. Ding, M. E. Gross, and J.-G. Zhang, J. Power Sources, 215, 240 (2012).
31. T. Laino and A. Curioni, Chem. Eur. J., 18, 3510 (2012).
32. V. S. Bryantsev and F. Faglioni, J. Phys. Chem. A, 116, 7128 (2012).
33. a Table (Acidity in DMSO), University of Wisconsin, Madison, WI, 2011, http://www.chem.wisc.edu/areas/reich/pkatable/. Accessed 9/21/2012.
34. Jaguar, version 7.5, Schrödinger, LLC, New York, NY, 2008.
35. E. J. Bylaska, W. A. de Jong, N. Govind, K. Kowalski, T. P. Straatsma, M. Valiev, D. Wang, E. Apra, T. L. Windus, J. Hammond, P. Nichols, S. Hirata, M. T. Hackler, Y. Zhao, P. D. Fan, R. J. Harrison, M. Dupuis, D. M. A. Smith, J. Nieplocha, V. Tipparaju, M. Krishnan, Q. Wu, T. Van Voorhis, A. A. Auer, M. Nooijen, E. Brown, G. Cisneros, G. I. Fann, H. Fruchtl, J. Garza J, K. Hirao, R. Kendall, J. A. Nichols, K. Tsemekhman, K. Wolinski, J. Anchell, D. Bernholdt, P. Borowski, T. Clark, D. Clerc, H. Dachsel, M. Deegan, K. Dyall, D. Elwood, E. Glendening, M. Gutowski, A. Hess, J. Jaffe, B. Johnson, J. Ju, R. Kobayashi, R. Kutteh, Z. Lin, R. Littlefield, X. Long, B. Meng, T. Nakajima, S. Niu, L. Pollack, M. Rosing, G. Sandrone, M. Stave, H. Taylor, G. Thomas, J. van Lenthe, A. Wong, and Z. Zhang Z, NWChem, a computational chemistry package for parallel computers, version 5.1.1, Pacific Northwest National Laboratory, Richland, Washington 99354-0999, USA (2008).
36. R. A. Kendall, E. Aprà, D. E. Bernholdt, E. J. Bylaska, M. Dupuis, G. I. Fann, R. J. Harrison, J. Ju, J. A. Nichols, J. Nieplocha, T. Straatsma, T. L. Windus, and A. T. Wong, Computer Phys. Comm., 128, 260 (2000).
37. A. D. Becke, Phys. Rev. A, 38, 3098 (1988).
38. C. T. Lee, W. T. Yang, and R. G. Parr, Phys. Rev. B, 37, 785 (1988).
39. T. H. Dunning Jr., J. Chem. Phys., 90, 1007 (1989).
40. R. A. Kendall and T. H. Dunning Jr., J. Chem. Phys., 96, 6796 (1992).
41. V. S. Bryantsev, M. S. Diallo, and W. A. Goddard III, J. Phys. Chem. A, 111, 4422 (2007).
42. G. D. Purvis III and R. J. Bartlett J. Chem. Phys. 76, 1910 (1982).
43. K. Raghavachari, G. W. Trucks, J. A. Pople, and M. Head-Gordon, Chem. Phys. Lett., 157, 479 (1989).
44. J. D. Watts, J. Gauss, and R. J. Bartlett, J. Chem. Phys., 98, 8718 (1993).
45. C. Möller and M. S. Plesset, Phys. Rev., 46, 618 (1934).
46. V. S. Bryantsev, Theor. Chem. Acc., 131, 1250 (2012).
47. J.-L. M. Abboud and R. Notario, Pure Appl. Chem., 71, 645 (1999).
48. SOLV-DB. Database. National Center for Manufacturing Sciences. http://solvdb.ncms.org (accessed Feb 02, 2012).
49. N. Nanbu, K. Hagiyama, M. Takehara, M. Ue, and Y. Sasaki, Electrochemistry, 78, 450 (2010).
50. D. M. Chipman, J. Chem. Phys., 106, 10194 (1997).
51. C.-G. Zhan, J. Bentley, and D. M. Chipman, J. Chem. Phys., 108, 177 (1998).
52. D. M. Chipman, J. Chem. Phys., 124, 224111 (2006).
53. M. W. Schmidt, K. K. Baldridge, J. A. Boatz, S. T. Elbert, M. S. Gordon, J. H. Jensen, S. Koseki, N. Matsunaga, K. A. Nguyen, S. J. Su, T. L. Windus, M. Dupuis, and J. A. Montgomery, J. Comput. Chem., 14, 1347 (1993).
54. M. S. Gordon and M. W. Schmidt, in Theory and Applications of Computational Chemistry, the first forty years, C. E. Dykstra, G. Frenking, K. S. Kim, and G. E. Scuseria, Editors, chapter 41, p. 1167, Elsevier, Amsterdam (2005).
55. D. T. Sawyer and J. S. Valentine, Acc. Chem. Res., 14, 393 (1981).
56. J. San Filippo Jr., L. J. Romano, and C.-I. Chern, J. Org. Chem., 41, 586 (1976).
57. M. J. Gibian, D. T. Sawyer, T. Ungermann, R. Tangpoonpholvivat, and M. M. Morrison, J. Am. Chem. Soc., 101, 640 (1979).
58. R. D. Webster and A. M. Bond, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2, 1075 (1997).
59. A. A. Frimer, T. Farkash-Solomon, and G. Aljadeff, J. Org. Chem., 51, 2093 (1986).
60. C. P. Andrieux, P. Hapiot, and J.-M. Savéant, J. Am. Chem. Soc., 109, 3768 (1987).
61. A. A. Frimer, P. Gilinsky-Sharon, G. Aljadeff, H. E. Gottlieb, J. Hameiri-Buch, V. Marks, R. Philosof, and Z. Rosental, J. Org. Chem., 54, 4853 (1989).
62. C. M. Collins, C. Sotiriou-Leventis, M. T. Canalas, and N. Leventis, Electrochem. Acta, 45, 2049 (2000).
63. H. R. Gersmann and A. F. Bickel, J. Chem. Soc. (B), (11) 2230 (1971).
64. D. V. Rao, F. A. Stuber, and H. Ulrich, J. Org. Chem., 44, 456 (1979).
65. A. A. Frimer, T. Farkash-Solomon, and G. Aljadeff, J. Org. Chem., 51, 2093 (1986).
66. D. H. Chin, G. Chiericato Jr., E. J. Nanni Jr., and D. T. Sawyer, J. Am. Chem. Soc., 104, 1296 (1982).
67. M. Lissel and E. V. Dehmlow, Tetrahedron Lett., 19, 3689 (1978).
68. D. Aurbach, M Daroux, P. Faguy, and E. Yeager, J. Electroanal. Chem., 297, 225 (1991).
69. D. T. Sawyer, G. Chiericato Jr., C. T. Angells, E. J. Nanni Jr., and T. Tsuchiya, Anal. Chem., 54, 1720 (1982).
70. Y. Katayama, H. Onodera, M. Yamagata, and T. Miura, J. Electrochem. Soc., 151, A59 (2004).
71. P. S. Singh and D. H. Evans, J. Phys. Chem. B, 110, 637 (2006).
72. M. M. Islam and T. Ohsaka, J. Phys. Chem. C, 112, 1269 (2008).
73. J. Herranz, A. Garsuch, and H. A. Gasteiger, J. Phys. Chem. C, 116(36), 19084 (2012).
74. Z. Peng, S. A. Freunberger, L. J. Hardwick, Y. Chen, V. Giordani, F. Bardé, P. Novák, D. Graham, J.-M. Tarascon, and P. G. Bruce, Angew. Chem. Int. Ed., 50, 6351 (2011).
75. R. S. Drago and R. J. Riley, J. Am. Chem. Soc., 112, 215 (1990).
76. M. V. Lock and B. F. Sagar, J. Chem. Soc. (B), (7) 690 (1966).
77. D. Vasudevan and H. Wendt, J. Electroanal. Chem., 392, 69 (1995).
78. K. Yamaguchi, T. S. Calderwood, and D. T. Sawyer, Inorg. Chem., 25, 1289 (1986).
79. J. K. Feng, X. P. Ai, Y. L. Cao, and H. X. Yang, J. Power Sources, 177, 194 (2008).
80. K. Xu, M. S. Ding, S. Znang, J. L. Allen, and T. R. Jow, J. Electrochem. Soc., 150, A161 (2003).
81. S. Dalavi, M. Xu, B. Ravdel, L. Zhou, and B. L. Lucht, J. Electrochem. Soc., 157, A1113 (2010).
82. S. S. Zhang, K. Xu, and J. Read, J. Power Sources, 196, 3906 (2011).
83. Y.-G. Ryu, D.-M. Im, M.-J. Lee, D.-J. Lee, and S.-B. Ma, U.S. Pat. Appl. Publ., US 20120107728 A1 (2012).
84. H. Hoshino, K. Sakakibara, and K. Watanabe, Chem. Lett., 37, 774 (2008).
85. M. Naito, C. Radcliffe, Y. Wada, T. Hoshino, X. Liu, M. Arai, and M. Tamura, J. Loss Prev. Process Ind., 18, 469 (2005).
86. S. di Tommaso, P. Rotureau, O. Crescenzi, and C. Adamo, Phys. Chem. Chem. Phys., 13, 14636 (2011).
87. J. S. Hummelshøj, J. Blomqvist, S. Datta, T. Vegge, J. Rossmeisl, K. S. Thygesen, A. C. Luntz, K. W. Jacobsen, and J. K. Nørskov, J. Chem. Phys., 132, 071101 (2010).
88. V. Viswanathan, K. S. Thygesen, J. S. Hummelshøj, J. K. Nørskov, G. Girishkumar, B. D. McCloskey, and A. C. Luntz, J. Chem. Phys., 135, 1214704 (2011).
89. Y. Xu and W. A. Shelton, J. Electrochem. Soc., 158, A1177 (2011).
90. Y. Mo, S. P. Ong, and G. Ceder G, Phys. Rev. B, 84, 205446 (2011).
91. M. D. Radin, J. F. Rodriguez, F. Tian, and D. J. Siegel, J. Am. Chem. Soc., 134, 1093 (2012).