A review on Li-S batteries as a high efficiency rechargeable lithium battery

Journal of the Electrochemical Society

Volumn 160, Issue 8, 2013, Pages A1256-A1263

  Barghamadi, Marzieh ^a   Kapoor, Ajay ^a   Wen, Cuie ^a  

^a SWINBURNE UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Australia)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTRIC BATTERIES; ENERGY RESOURCES; ENERGY STORAGE; IONS; LITHIUM; LITHIUM-ION BATTERIES; SECONDARY BATTERIES; STORAGE (MATERIALS);

CRITICAL RESEARCHES; ELECTROCHEMICAL ENERGY STORAGE; ELECTROCHEMICAL SYSTEMS; LARGE SCALE PRODUCTIONS; LARGE-SCALE APPLICATIONS; RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY; RENEWABLE ENERGY SECTOR; SPECIFIC CAPACITIES;

LITHIUM SULFUR BATTERIES;

EID: 84897871004     PISSN: 00134651     EISSN: 19457111     Source Type: Journal    
DOI: 10.1149/2.096308jes     Document Type: Review

References (127)

1. B. Scrosati and J. Garche, J. Power Sources, 195, 2419 (2010).
2. D. A. C. Brownson, D. K. Kampouris, and C. E. Banks, J. Power Sources, 196, 4873 (2011).
3. C. Liang, N. J. Dudney, and J. Y. Howe, Chem. Mater, 21, 4724 (2009).
4. M. K. Song, S. Park, F. M. Alamgir, J. Cho, and M. Liu, Mater Sci. Eng., R, 72, 203 (2011).
5. M. Mirzaeian and P. J. Hall, Electrochim. Acta, 54, 7444 (2009).
6. K. C. Divya and J. Østergaard, Electr Pow. Syst. Res., 79, 511 (2009).
7. X. L. Ji, K. T. Lee, and L. F. Nazar, Nat. Mater, 8, 500 (2009).
8. J. B. Goodenough and Y. Kim, J. Power Sources, 196, 6688 (2011).
9. J. M. Tarascon and M. Armand, Nature, 414, 359 (2001).
10. J. B. Goodenough, J. Solid State Electro chem., 16, 2019 (2012).
11. D. Aurbach, Y Talyosef, B. Markovsky, E. Markevich, E. Zinigrad, L. Asraf, J. S. Gnanaraj, and H. J. Kim, Electro chim. Acta, 50, 247 (2004).
12. T. B. Reddy, Linden's Handbook of Batteries, 4th ed., p. 26.1, McGraw-Hill, New York, (2011).
13. A. S. Arico, P. Bruce, B. Scrosati, J. M. Tarascon, and W. V. Schalkwijk, Nat. Mater, 4, 366 (2005).
14. F. Santoni, P. Tortora, F Alessandrini, and S. Passerini, in: European Space Agency, p. 653 (2002).
15. D. C. Bock, A. C. Marschilok, K. J. Takeuchi, and E. S. Takeuchi, Electrochim. Acta, 84, 155 (2012).
16. M. Nagata, A. Saraswat, H. Nakahara, H. Yumoto, D. M. Skinlo, K. Takeya, and H. Tsukamoto, J. Power Sources, 146, 762 (2005).
17. T. B. Reddy, Linden's Handbook of Batteries, 4th ed., p. 31.2, McGraw-Hill, New York, (2011).
18. J. S. Lee, S. Tai Kim, R. Cao, N. S. Choi, M. Liu, K. T. Lee, and J. Cho, Adv. Energy Mater, 1, 34 (2011).
19. Q. Wang, P. Ping, X. Zhao, G. Chu, J. Sun, and C. Chen, J. Power Sources, 208, 210 (2012).
20. L. Ji, Z. Lin, M. Alcoutlabi, and X. Zhang, Energy Environ. Sci., 4, 2682 (2011).
21. L. Ji, Z. Lin, B. Guo, A. J. Medford, and X. Zhang, Chemistry, 16, 11543 (2010).
22. L. Ji, Z. Tan, T. R. Kuykendall, S. Aloni, S. Xun, E. Lin, V. Battaglia, and Y Zhang, Phys. Chem. Chem. Phys., 13, 7170 (2011).
23. Y Wang and G. Cao, Adv. Mater, 20, 2251 (2008).
24. T. Fang, J. G. Duh, and S. R. Sheen, J. Electrochem. Soc, 152, A1701 (2005).
25. C. Wang, J. j. Chen, Y N. Shi, M. S. Zheng, and Q. F Dong, Electrochim. Acta, 55, 7010 (2010).
26. J. Tellefson, Nature, 456, 436 (2008).
27. T. B. Reddy, Linden's Handbook of Batteries, 4th ed., p. 26.75, McGraw-Hill, New York, (2011).
28. S. S. Zhang, D. Foster, and J. Read, J. Power Sources, 195, 3684 (2010).
29. P. G. Bruce, Solid State Ionics, 179, 752 (2008).
30. X. He, J. Ren, L. Wang, W. Pu, C. Wan, and C. Jiang, ECS Trans., 2, 47 (2007).
31. P. G. Bruce, S. A. Freunberger, L. J. Hardwick, and J. M. Tarascon, Nat. Mater, 11, 19 (2012).
32. X. Ji and L. F Nazar, J. Mater. Chem., 20, 9821 (2010).
33. O. Crowther, B. Meyer, M. Morgan, and M. Salomon, J. Power Sources, 196, 1498 (2011).
34. T. B. Reddy, Linden's Handbook of Batteries, 4th ed., p. 33.2, McGraw-Hill, New York, (2011).
35. Y Shaohua and K. Harold, J. Power Sources, 112, 162 (2002).
36. D. Marmorstein, T. H. Yu, K. A. Striebel, F. R. McLarnon, J. Hou, and E. J. Cairns, J. Power Sources, 89, 219 (2000).
37. J. Sun, Y Huang, W Wang, Z. Yu, A. Wang, and K. Yuan, Electrochim. Acta, 53, 7084 (2008).
38. D. Herbert and J. Ulam, in "U.S. Patent", patent No.3,043,896 (1962).
39. C. Barchasz, J. C. Leprêtre, F Alloin, and S. Patoux, J. Power Sources, 199, 322 (2012).
40. Y V. Mikhaylik and J. R. Akridge, J. Electrochem. Soc, 151, A1969 (2004).
41. J. H. Shin, S. S. Jung, K. W. Kim, and H. J. Ahn, J. Mater. Sci. Mater. Electron., 13, 727 (2002).
42. Y M. Lee, N. S. Choi, J. H. Park, and J. K. Park, J. Power Sources, 119-121, 964 (2003).
43. D. R. Chang, S. H. Lee, S. W. Kim, and H. T. Kim, J. Power Sources, 112, 452 (2002).
44. H. Ryu, H. Ahn, K. Kim, J. Ahn, J. Lee, and E. Cairns, J. Power Sources, 140, 365 (2005).
45. S. E. Cheon, K. S. Ko, J. H. Cho, S. W. Kim, E. Y. Chin, and H. T. Kim, J. Electrochem. Soc., 150(6), A800 (2003).
46. J. Wang, S. Y. Chew, Z. W. Zhao, S. Ashraf, D. Wexler, J. Chen, S. H. Ng, S. L. Chou, and H. K. Liu, Carbon, 46, 229 (2008).
47. B. H. Jeon, J. H. Yeon, and I. J. Chung, J. Mater. Process. Technol., 143-144, 93 (2003).
48. Y. Zhang, Y. Zhao, K. E. Sun, and P. Chen, The Open Materials Science Journal, 5, 215 (2011).
49. V. S. Kolosnitsyn and E. V. Karaseva, Russ. J. Electrochem., 44, 506 (2008).
50. Y. J. Choi, Y. D. Chung, C. Y. Baek, K. W. Kim, H. J. Ahn, and J. H. Ahn, J. Power Sources, 184, 548 (2008).
51. Y. Jung and S. Kim, Electrochem. Commun., 9, 249 (2007).
52. C. Lai, X. P. Gao, B. Zhang, T. Y. Yan, and Z. Zhou, J. Phys. Chem. C, 113, 4712 (2009).
53. S. S. Zhang, Electrochim. Acta, 70, 344 (2012).
54. H. S. Ryu, Z. Guo, H. J. Ahn, G. B. Cho, and H. Liu, J. Power Sources, 189, 1179 (2009).
55. S. E. Cheon, K. S. Ko, J. H. Cho, S. W. Kim, E. Y. Chin, and H. T. Kim, J. Electrochem. Soc., 150(6), A796 (2003).
56. H. Schneider, A. Garsuch, A. Panchenko, O. Gronwald, N. Janssen, and P. Novák, J. Power Sources, 205, 420 (2012).
57. P. G. Bruce, L. J. Hardwick, and K. M. Abraham, MRS Bull., 36, 506 (2011).
58. N. Jayaprakash, J. Shen, S. S. Moganty, A. Corona, and L. A. Archer, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 50, 5904 (2011).
59. J. Wang, J. Yang, C. Wan, K. Du, J. Xie, and N. Xu, Adv. Funct. Mater., 13, 487 (2003).
60. L. Qiu, S. Zhang, L. Zhang, M. Sun, and W. Wang, Electrochim. Acta, 55, 4632 (2010).
61. M. Sun, S. Zhang, T. Jiang, L. Zhang, and J. Yu, Electrochem. Commun., 10, 1819 (2008).
62. Y. Yang, G. Yu, J. J. Cha, H. Wu, M. Vosgueritchian, Y. Yao, Z. Bao, and Y. Cui, ACS Nano, 5, 9187 (2011).
63. E. Strauss, D. Golodnitsky, and E. Peled, Electrochim. Acta, 45, 1519 (2000).
64. X. He, Q. Shi, X. Zhou, C. Wan, and C. Jiang, Electrochim. Acta, 51, 1069 (2005).
65. J. L. Wang, J. Yang, J. Y. Xie, N. X. Xu, and Y. Li, Electrochem. Commun., 4, 499 (2002).
66. H. S. Ryu, H. J. Ahn, K. W. Kim, J. H. Ahn, K. K. Cho, and T. H. Nam, Electrochim. Acta, 52, 1563 (2006).
67. R. A. Huggins, J. Power Sources, 153, 365 (2006).
68. G. Zheng, Y. Yang, J. J. Cha, S. S. Hong, and Y. Cui, Nano Lett., 11, 4462 (2011).
69. X. Liang, Y. Liu, Z. Wen, L. Huang, X. Wang, and H. Zhang, J. Power Sources, 196, 6951 (2011).
70. H. P. Huang and J. J. Zhu, Chin. J. Anal. Chem., 39, 963 (2011).
71. S. R. Chen, Y. P. Zhai, G. L. Xu, Y. X. Jiang, D. Y. Zhao, J. T. Li, L. Huang, and S. G. Sun, Electrochim. Acta, 56, 9549 (2011).
72. J. Guo, Y. Xu, and C. Wang, Nano Lett., 11, 4288 (2011).
73. B. Zhang, C. Lai, Z. Zhou, and X. P. Gao, Electrochim. Acta, 54, 3708 (2009).
74. Y. J. Choi, K. W. Kim, H. J. Ahn, and J. H. Ahn, J. Alloys Compd., 449, 313 (2008).
75. L. Ji, M. Rao, S. Aloni, L. Wang, E. Cairns, and Y. Zhang, Energy Environ. Sci., 4, 5053 (2011).
76. S. c. Zhang, L. Zhang, W. k. Wang, and W. j. Xue, Synth. Met., 160, 2041 (2010).
77. X. Liang, Z. Wen, Y. Liu, H. Zhang, L. Huang, and J. Jin, J. Power Sources, 196, 3655 (2011).
78. J. Schuster, G. He, B. Mandlmeier, T. Yim, K. T. Lee, T. Bein, and L. F. Nazar, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 51, 3591 (2012).
79. D. W. Wang, G. Zhou, F. Li, K. H. Wu, G. Q. Lu, H. M. Cheng, and I. R. Gentle, Phys. Chem. Chem. Phys., 14, 8703 (2012).
80. X. Liang, Z. Wen, Y. Liu, H. Zhang, J. Jin, M. Wu, and X. Wu, J. Power Sources, 206, 409 (2012).
81. W. Zheng, Y. W. Liu, X. G. Hu, and C. F. Zhang, Electrochim. Acta, 51, 1330 (2006).
82. W. Wei, J. Wang, L. Zhou, J. Yang, B. Schumann, and Y. NuLi, Electrochem. Commun., 13, 399 (2011).
83. J. Z. Wang, L. Lu, M. Choucair, J. A. Stride, X. Xu, and H. K. Liu, J. Power Sources, 196, 7030 (2011).
84. L. Ji, M. Rao, H. Zheng, L. Zhang, Y. Li, W. Duan, J. Guo, E. J. Cairns, and Y. Zhang, J. Am. Chem. Soc., 133, 18522 (2011).
85. H. Wang, Y. Yang, Y. Liang, J. T. Robinson, Y. Li, A. Jackson, Y. Cui, and H. Dai, Nano Lett., 11, 2644 (2011).
86. Y. X. Wang, L. Huang, L. C. Sun, S. Y. Xie, G. L. Xu, S. R. Chen, Y. F. Xu, J. T. Li, S. L. Chou, S. X. Dou, and S. G. Sun, J. Mater. Chem., 22, 4744 (2012).
87. M. S. Park, J. S. Yu, K. J. Kim, G. Jeong, J. H. Kim, Y. N. Jo, U. Hwang, S. Kang, T. Woo, and Y. J. Kim, Phys. Chem. Chem. Phys., 14, 6796 (2012).
88. F. Zhang, Y. Dong, Y. Huang, G. Huang, X. Zhang, and L. Wang, J. Phys. Conf. Ser., 339, 012003 (2012).
89. M. Pumera, Chem. Rec., 9, 211 (2009).
90. W. Gao, L. B. Alemany, L. Ci, and P. M. Ajayan, Nat. Chem., 1, 403 (2009).
91. Y. Zhang, H. Li, L. Pan, T. Lu, and Z. Sun, J. Electroanal. Chem., 634, 68 (2009).
92. H. Wang, Q. Hao, X. Yang, L. Lu, and X. Wang, Electrochem. Commun., 11, 1158 (2009).
93. D. Wang, C. Wang, D. Choi, J. Li, L. V. Saraf, Z. Yang, J. Zhang, Z. Nie, R. Kou, I. A. Aksay, J. Liu, and D. Hu, ACS Nano, 3, 907 (2009).
94. C. Wang, D. Li, C. O. Too, and G. G. Wallace, Chem. Mater., 21, 2604 (2009).
95. S. m. Paek, E. Yoo, and I. Honm, Nano Lett., 9, 72 (2009).
96. A. L. M. Reddy, A. Srivastava, S. R. Gowda, H. Gullapalli, M. Dubey, and P. M. Ajayan, ACS Nano, 4, 6337 (2010).
97. Y. Cao, X. Li, I. A. Aksay, J. Lemmon, Z. Nie, Z. Yang, and J. Liu, Phys. Chem. Chem. Phys., 13, 7660 (2011).
98. L. Zhang, L. Ji, P. A. Glans, Y. Zhang, J. Zhu, and J. Guo, Phys. Chem. Chem. Phys., 14, 13670 (2012).
99. N. Li, M. Zheng, H. lu, Z. Hu, C. Shen, X. Chang, G. Ji, J. Cao, and Y. Shi, Chem. Commun., 48, 4106 (2012).
100. S. Li, M. Xie, J. Liu, H. Wang, and H. Yan, Electrochem. Solid-State Lett., 14(7), A105 (2011).
101. N. I. Kim, C. B. Lee, J. M. Seo, W. J. Lee, and Y. B. Roh, J. Power Sources, 132, 209 (2004).
102. S. E. Cheon, S. S. Choi, J. S. Han, Y. S. Choi, B. H. Jung, and H. S. Lim, J. Electrochem. Soc., 151(12), A2067 (2004).
103. S. C. Han, M. S. Song, H. Lee, H. S. Kim, H. J. Ahn, and J. Y. Lee, J. Electrochem. Soc., 150(7), A889 (2003).
104. J. Wang, J. Chen, K. Konstantinov, L. Zhao, S. H. Ng, G. X. Wang, Z. P. Guo, and H. K. Liu, Electrochim. Acta, 51, 4634 (2006).
105. Y. Yang, M. T. McDowell, A. Jackson, J. J. Cha, S. S. Hong, and Y. Cui, Nano Lett., 10, 1486 (2010).
106. J. Hassoun and B. Scrosati, Angew. Chem. Int. Ed., 49, 2371 (2010).
107. Y. S. Nimon, M. Y. Chu, and S. J. Visco, in "U.S patent", Patent No. 6,537,701 (2003).
108. S. Liu, J. Yang, L. Yin, Z. Li, J. Wang, and Y. Nuli, Electrochim. Acta, 56, 8900 (2011).
109. M. Nagao, A. Hayashi, and M. Tatsumisago, Electrochim. Acta, 56, 6055 (2011).
110. J. H. Shin and E. J. Cairns, J. Electrochem. Soc., 155(5), A368 (2008).
111. L. X. Yuan, J. K. Feng, X. P. Ai, Y. L. Cao, S. L. Chen, and H. X. Yang, Electrochem. Commun., 8, 610 (2006).
112. S. S. Jeong, Y. T. Lim, Y. J. Choi, G. B. Cho, K. W. Kim, H. J. Ahn, and K. K. Cho, J. Power Sources, 174, 745 (2007).
113. J. W. Choi, J. K. Kim, G. Cheruvally, J. H. Ahn, H. J. Ahn, and K. W. Kim, Electrochim. Acta, 52, 2075 (2007).
114. W. Wang, Y. Wang, Y. Huang, C. Huang, Z. Yu, H. Zhang, A. Wang, and K. Yuan, J. Appl. Electrochem., 40, 321 (2010).
115. X. Kang, Chem. Rev., 104, 4303 (2004).
116. X. Zhu, Z. Wen, Z. Gu, and Z. Lin, J. Power Sources, 139, 269 (2005).
117. Y. Zhao, Y. Zhang, D. Gosselink, T. N. L. Doan, M. Sadhu, H. J. Cheang, and P. Chen, Membranes, 2, 553 (2012).
118. H. S. Ryu, H. J. Ahn, K. W. Kim, J. H. Ahn, and J. Y. Lee, J. Power Sources, 153, 360 (2006).
119. D. Aurbach, E. Pollak, R. Elazari, G. Salitra, C. S. Kelley, and J. Affinito, J. Electrochem. Soc., 156(8), A694 (2009).
120. S. S. Zhang, J. Electrochem. Soc., 159(7), A920 (2012).
121. S. Xiong, X. Kai, X. Hong, and Y. Diao, Ionics, 18, 249 (2011).
122. S. J. Gerssen-Gondelach and A. P. C. Faaij, J. Power Sources, 212, 111 (2012).
123. B. G. Pollet, I. Staffell, and J. L. Shang, Electrochim. Acta, 84, 235 (2012).
124. T. B. Reddy, Linden's Handbook of Batteries, 4th ed., p. 29.7, McGraw-Hill, New York, (2011).
125. Boston Consultancy Group, http://www.bcg.com/documents/file36615.pdf, (2010).
126. B. L. Ellis, K. T. Lee, and L. F. Nazar, Chem. Mater., 22, 691 (2010).
127. Y. V. Mikhaylik, I. Kovalev, R. Schock, K. Kumaresan, J. Xu, and J. Affinito, ECS Trans., 25(35), 23 (2010).