Surface-driven sodium ion energy storage in nanocellular carbon foams

Nano Letters

Volumn 13, Issue 8, 2013, Pages 3909-3914

  Shao, Yuyan ^a   Xiao, Jie ^a   Wang, Wei ^a   Engelhard, Mark ^a   Chen, Xilin ^a   Nie, Zimin ^a   Gu, Meng ^a   Saraf, Laxmikant V ^a   Exarhos, Gregory ^a   Zhang, Ji Guang ^a   Liu, Jun ^a  

^a PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

Energy storage; nanocellular carbon foams; oxygen functional group; sodium battery; surface driven reaction

Indexed keywords

CARBON FOAM; HIGH-RATE PERFORMANCE; INTERCALATION PROPERTIES; INTERCALATION REACTION; OXYGEN FUNCTIONAL GROUPS; OXYGEN-CONTAINING FUNCTIONAL GROUPS; SODIUM BATTERY; SURFACE FUNCTIONAL GROUPS;

ENERGY STORAGE; FOAMS; FUNCTIONAL GROUPS; LITHIUM COMPOUNDS; METAL IONS; OXYGEN; REACTION KINETICS; SODIUM;

SURFACE REACTIONS;

EID: 84881581207     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl401995a     Document Type: Article

References (59)

1. Yang, Z. G.; Zhang, J. L.; Kintner-Meyer, M. C. W.; Lu, X. C.; Choi, D. W.; Lemmon, J. P.; Liu, J. Chem. Rev. 2011, 111 (5) 3577-3613
2. Liu, J.; Zhang, J. G.; Yang, Z. G.; Lemmon, J. P.; Imhoff, C.; Graff, G. L.; Li, L. Y.; Hu, J. Z.; Wang, C. M.; Xiao, J.; Xia, G.; Viswanathan, V. V.; Baskaran, S.; Sprenkle, V.; Li, X. L.; Shao, Y. Y.; Schwenzer, B. Adv. Funct. Mater. 2013, 23 (8) 929-946
3. Kim, T. H.; Park, J. S.; Chang, S. K.; Choi, S.; Ryu, J. H.; Song, H. K. Adv. Energy Mater. 2012, 2 (7) 860-872
4. Manthiram, A. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2 (3) 176-184
5. Bruce, P. G.; Scrosati, B.; Tarascon, J. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47 (16) 2930-2946
6. Ellis, B. L.; Lee, K. T.; Nazar, L. F. Chem. Mater. 2010, 22 (3) 691-714
7. Goodenough, J. B.; Kim, Y. Chem. Mater. 2010, 22 (3) 587-603
8. Li, H.; Wang, Z. X.; Chen, L. Q.; Huang, X. J. Adv. Mater. 2009, 21 (45) 4593-4607
9. Wang, Y.; Cao, G. Z. Adv. Mater. 2008, 20 (12) 2251-2269
10. Jiang, J.; Li, Y. Y.; Liu, J. P.; Huang, X. T.; Yuan, C. Z.; Lou, X. W. Adv. Mater. 2012, 24 (38) 5166-5180
11. Lee, S. W.; Yabuuchi, N.; Gallant, B. M.; Chen, S.; Kim, B. S.; Hammond, P. T.; Shao-Horn, Y. Nat. Nanotechnol. 2010, 5 (7) 531-537
12. Lee, S. W.; Gallant, B. M.; Byon, H. R.; Hammond, P. T.; Shao-Horn, Y. Energy Environ. Sci. 2011, 4 (6) 1972-1985
13. Jang, B. Z.; Liu, C. G.; Neff, D.; Yu, Z. N.; Wang, M. C.; Xiong, W.; Zhamu, A. Nano Lett. 2011, 11 (9) 3785-3791
14. Byon, H. R.; Gallant, B. M.; Lee, S. W.; Shao-Horn, Y. Adv. Funct. Mater. 2013, 23 (8) 1037-1045
15. Augustyn, V.; Come, J.; Lowe, M. A.; Kim, J. W.; Taberna, P. L.; Tolbert, S. H.; Abruña, H. D.; Simon, P.; Dunn, B. Nat. Mater. 2013, 12 (6) 518-522
16. Pasta, M.; Wessells, C. D.; Huggins, R. A.; Cui, Y. Nat. Commun. 2012, 3, 1149
17. Bruce, P. G.; Freunberger, S. A.; Hardwick, L. J.; Tarascon, J. M. Nat. Mater. 2012, 11 (1) 19-29
18. Dunn, B.; Kamath, H.; Tarascon, J. M. Science 2011, 334 (6058) 928-935
19. Duduta, M.; Ho, B.; Wood, V. C.; Limthongkul, P.; Brunini, V. E.; Carter, W. C.; Chiang, Y. M. Adv. Energy Mater. 2011, 1 (4) 511-516
20. Xu, R.; Belharouak, I.; Li, J. C. M.; Zhang, X. F.; Bloom, I.; Bareño, J. Adv. Energy Mater. 2013, 10.1002/aenm.201200990
21. Slater, M. D.; Kim, D.; Lee, E.; Johnson, C. S. Adv. Funct. Mater. 2013, 23 (8) 947-958
22. Stevens, D. A.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 2000, 147 (4) 1271-1273
23. Yabuuchi, N.; Kajiyama, M.; Iwatate, J.; Nishikawa, H.; Hitomi, S.; Okuyama, R.; Usui, R.; Yamada, Y.; Komaba, S. Nat. Mater. 2012, 11 (6) 512-517
24. Alcantara, R.; Jaraba, M.; Lavela, P.; Tirado, J. L. Chem. Mater. 2002, 14 (7) 2847-2848
25. Qian, J. F.; Zhou, M.; Cao, Y. L.; Ai, X. P.; Yang, H. X. Adv. Energy Mater. 2012, 2 (4) 410-414
26. Sathiya, M.; Hemalatha, K.; Ramesha, K.; Tarascon, J. M.; Prakash, A. S. Chem. Mater. 2012, 24 (10) 1846-1853
27. Palomares, V.; Serras, P.; Villaluenga, I.; Hueso, K. B.; Carretero-Gonzalez, J.; Rojo, T. Energy Environ. Sci. 2012, 5 (3) 5884-5901
28. Wessells, C. D.; McDowell, M. T.; Peddada, S. V.; Pasta, M.; Huggins, R. A.; Cui, Y. ACS Nano 2012, 6 (2) 1688-1694
29. Wessells, C. D.; Peddada, S. V.; Huggins, R. A.; Cui, Y. Nano Lett. 2011, 11 (12) 5421-5425
30. Kim, S. W.; Seo, D. H.; Ma, X. H.; Ceder, G.; Kang, K. Adv. Energy Mater. 2012, 2 (7) 710-721
31. Jian, Z. L.; Han, W. Z.; Lu, X.; Yang, H. X.; Hu, Y. S.; Zhou, J.; Zhou, Z. B.; Li, J. Q.; Chen, W.; Chen, D. F.; Chen, L. Q. Adv. Energy Mater. 2013, 3 (2) 156-160
32. Cao, Y. L.; Xiao, L. F.; Wang, W.; Choi, D. W.; Nie, Z. M.; Yu, J. G.; Saraf, L. V.; Yang, Z. G.; Liu, J. Adv. Mater. 2011, 23 (28) 3155-3160
33. Sauvage, F.; Laffont, L.; Tarascon, J. M.; Baudrin, E. Inorg. Chem. 2007, 46 (8) 3289-3294
34. Kim, D.; Kang, S. H.; Slater, M.; Rood, S.; Vaughey, J. T.; Karan, N.; Balasubramanian, M.; Johnson, C. S. Adv. Energy Mater. 2011, 1 (3) 333-336
35. Abouimrane, A.; Dambournet, D.; Chapman, K. W.; Chupas, P. J.; Weng, W.; Amine, K. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (10) 4505-4508
36. Jian, Z. L.; Zhao, L.; Pan, H. L.; Hu, Y. S.; Li, H.; Chen, W.; Chen, L. Q. Electrochem. Commun. 2012, 14 (1) 86-89
37. Cao, Y. L.; Xiao, L. F.; Sushko, M. L.; Wang, W.; Schwenzer, B.; Xiao, J.; Nie, Z. M.; Saraf, L. V.; Yang, Z. G.; Liu, J. Nano Lett. 2012, 12 (7) 3783-3787
38. Zhao, L.; Zhao, J. M.; Hu, Y. S.; Li, H.; Zhou, Z. B.; Armand, M.; Chen, L. Q. Adv. Energy Mater. 2012, 2 (8) 962-965
39. Park, Y.; Shin, D. S.; Woo, S. H.; Choi, N. S.; Shin, K. H.; Oh, S. M.; Lee, K. T.; Hong, S. Y. Adv. Mater. 2012, 24 (26) 3562-3567
40. Tang, K.; Fu, L. J.; White, R. J.; Yu, L. H.; Titirici, M. M.; Antonietti, M.; Maier, J. Adv. Energy Mater. 2012, 2 (7) 873-877
41. Abouimrane, A.; Weng, W.; Eltayeb, H.; Cui, Y. J.; Niklas, J.; Poluektov, O.; Amine, K. Energy Environ. Sci. 2012, 5 (11) 9632-9638
42. Sun, Y.; Zhao, L.; Pan, H. L.; Lu, X.; Gu, L.; Hu, Y. S.; Li, H.; Armand, M.; Ikuhara, Y.; Chen, L. Q.; Huang, X. J. Nat. Commun. 2013, 4, 1870
43. Komaba, S.; Murata, W.; Ishikawa, T.; Yabuuchi, N.; Ozeki, T.; Nakayama, T.; Ogata, A.; Gotoh, K.; Fujiwara, K. Adv. Funct. Mater. 2011, 21 (20) 3859-3867
44. Ponrouch, A.; Marchante, E.; Courty, M.; Tarascon, J. M.; Palacin, M. R. Energy Environ. Sci. 2012, 5 (9) 8572-8583
45. Hayashi, A.; Noi, K.; Sakuda, A.; Tatsumisago, M. Nat. Commun. 2012, 3, 856
46. Senguttuvan, P.; Rousse, G.; Seznec, V.; Tarascon, J. M.; Palacin, M. R. Chem. Mater. 2011, 23 (18) 4109-4111
47. Ago, H.; Kugler, T.; Cacialli, F.; Salaneck, W. R.; Shaffer, M. S. P.; Windle, A. H.; Friend, R. H. J. Phys. Chem. B 1999, 103 (38) 8116-8121
48. Estrade-Szwarckopf, H. Carbon 2004, 42 (8-9) 1713-1721
49. Blyth, R. I. R.; Buqa, H.; Netzer, F. P.; Ramsey, M. G.; Besenhard, J. O.; Golob, P.; Winter, M. Appl. Surf. Sci. 2000, 167 (1-2) 99-106
50. Kozlowski, C.; Sherwood, P. M. A. J. Chem. Soc., Faraday Trans.s I 1985, 81, 2745-2756
51. Choi, D. W.; Wang, D. H.; Viswanathan, V. V.; Bae, I. T.; Wang, W.; Nie, Z. M.; Zhang, J. G.; Graff, G. L.; Liu, J.; Yang, Z. G.; Duong, T. Electrochem. Commun. 2010, 12 (3) 378-381
52. Zielke, U.; Huttinger, K. J.; Hoffman, W. P. Carbon 1996, 34 (8) 983-998
53. Shao, Y. Y.; Yin, G. P.; Wang, H. H.; Gao, Y. Z.; Shi, P. F. J. Power Sources 2006, 161 (1) 47-53
54. Shao, Y. Y.; Yin, G. P.; Zhang, J.; Gao, Y. Z. Electrochim. Acta 2006, 51 (26) 5853-5857
55. Ishihara, T.; Koga, M.; Matsumoto, H.; Yoshio, M. Electrochem. Solid State Lett. 2007, 10 (3) A74-A76
56. Seel, J. A.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 2000, 147 (3) 892-898
57. Han, X. Y.; Chang, C. X.; Yuan, L. J.; Sun, T. L.; Sun, J. T. Adv. Mater. 2007, 19 (12) 1616-1621
58. Ding, F.; Xu, W.; Graff, G. L.; Zhang, J.; Sushko, M. L.; Chen, X. L.; Shao, Y. Y.; Engelhard, M. H.; Nie, Z. M.; Xiao, J.; Liu, X. J.; Sushko, P. V.; Liu, J.; Zhang, J. G. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135 (11) 4450-4456
59. Suo, L. M.; Hu, Y. S.; Li, H.; Armand, M.; Chen, L. Q. Nat. Commun. 2013, 4, 1481