Porous graphene nanoarchitectures: An efficient catalyst for low charge-overpotential, long life, and high capacity lithium-oxygen batteries

Nano Letters

Volumn 14, Issue 6, 2014, Pages 3145-3152

  Sun, Bing ^a   Huang, Xiaodan ^a   Chen, Shuangqiang ^a   Munroe, Paul ^b   Wang, Guoxiu ^a  

^a UNIVERSITY OF TECHNOLOGY SYDNEY   (Australia)

^b UNIVERSITY OF NEW SOUTH WALES   (Australia)

Author keywords

cathode catalyst; Lithium oxygen battery; porous graphene; ruthenium nanocrystals

Indexed keywords

CATALYSTS; CATHODES; ELECTRIC DISCHARGES; ELECTROLYTIC REDUCTION; GRAPHENE; LITHIUM; NANOCRYSTALS; OXYGEN; PRODUCT DESIGN; RUTHENIUM;

CATHODE CATALYST; DISCHARGE CAPACITIES; ELECTROCHEMICAL PERFORMANCE; HIGH REVERSIBLE CAPACITIES; LITHIUM-OXYGEN BATTERIES; OXYGEN EVOLUTION REACTION; OXYGEN REDUCTION REACTION; POROUS GRAPHENE;

LITHIUM BATTERIES;

EID: 84902278456     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl500397y     Document Type: Article

References (49)

1. Abraham, K. M.; Jiang, Z. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 1-5
2. Lee, J. S.; Kim, S. T.; Cao, R.; Choi, N. S.; Liu, M.; Lee, K. T.; Cho, J. Adv. Energy Mater. 2011, 1, 34-50
3. Bruce, P. G.; Freunberger, S. A.; Hardwick, L. J.; Tarascon, J. M. Nat. Mater. 2012, 11, 19-29
4. Girishkumar, G.; McCloskey, B.; Luntz, A. C.; Swanson, S.; Wilcke, W. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2193-2203
5. Christensen, J.; Albertus, P.; Sanchez-Carrera, R. S.; Lohmann, T.; Kozinsky, B.; Liedtke, R.; Ahmed, J.; Kojic, A. J. Electrochem. Soc. 2012, 159, R1-R30
6. Li, F. J.; Zhang, T.; Zhou, H. S. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1125-1141
7. Ogasawara, T.; Debart, A.; Holzapfel, M.; Novak, P.; Bruce, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1390-1393
8. Peng, Z. Q.; Freunberger, S. A.; Hardwick, L. J.; Chen, Y. H.; Giordani, V.; Barde, F.; Novak, P.; Graham, D.; Tarascon, J. M.; Bruce, P. G. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 6351-6355
9. Peng, Z. Q.; Freunberger, S. A.; Chen, Y. H.; Bruce, P. G. Science 2012, 337, 563-566
10. Xiao, J.; Wang, D. H.; Xu, W.; Wang, D. Y.; Williford, R. E.; Liu, J.; Zhang, J. G. J. Electrochem. Soc. 2010, 157, A487-A492
11. Tran, C.; Yang, X. Q.; Qu, D. Y. J. Power Sources 2010, 195, 2057-2063
12. Mitchell, R. R.; Gallant, B. M.; Thompson, C. V.; Shao-Horn, Y. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2952-2958
13. Xiao, J.; Mei, D. H.; Li, X. L.; Xu, W.; Wang, D. Y.; Graff, G. L.; Bennett, W. D.; Nie, Z. M.; Saraf, L. V.; Aksay, I. A.; Liu, J.; Zhang, J. G. Nano Lett. 2011, 11, 5071-5078
14. Sun, B.; Liu, H.; Munroe, P.; Ahn, H.; Wang, G. X. Nano Res. 2012, 5, 460-469
15. Wang, Z. L.; Xu, D.; Xu, J. J.; Zhang, L. L.; Zhang, X. B. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 3699-3705
16. Xu, J. J.; Wang, Z. L.; Xu, D.; Zhang, L. L.; Zhang, X. B. Nat. Commun. 2013, 4, 3438
17. Guo, Z.; Zhou, D.; Dong, X.; Qiu, Z.; Wang, Y.; Xia, Y. Adv. Mater. 2013, 25, 5668-5672
18. Sun, B.; Wang, B.; Su, D. W.; Xiao, L. D.; Ahn, H.; Wang, G. X. Carbon 2012, 50, 727-733
19. Li, Y. L.; Wang, J. J.; Li, X. F.; Geng, D. S.; Li, R. Y.; Sun, X. L. Chem. Commun. 2011, 47, 9438-9440
20. Shao, Y. Y.; Park, S.; Xiao, J.; Zhang, J. G.; Wang, Y.; Liu, J. ACS Catal. 2012, 2, 844-857
21. Li, Y. L.; Wang, J. J.; Li, X. F.; Liu, J.; Geng, D. S.; Yang, J. L.; Li, R. Y.; Sun, X. L. Electrochem. Commun. 2011, 13, 668-672
22. Li, Y. L.; Wang, J. J.; Li, X. F.; Geng, D. S.; Banis, M. N.; Li, R. Y.; Sun, X. L. Electrochem. Commun. 2012, 18, 12-15
23. Nie, H.; Zhang, H.; Zhang, Y.; Liu, T.; Li, J.; Lai, Q. Nanoscale 2013, 5, 8484-8487
24. Debart, A.; Bao, J.; Armstrong, G.; Bruce, P. G. J. Power Sources 2007, 174, 1177-1182
25. Debart, A.; Paterson, A. J.; Bao, J.; Bruce, P. G. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 4521-4524
26. Oh, S. H.; Nazar, L. F. Adv. Energy Mater. 2012, 2, 903-910
27. Black, R.; Lee, J. H.; Adams, B.; Mims, C. A.; Nazar, L. F. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 392-396
28. Xu, J. J.; Xu, D.; Wang, Z. L.; Wang, H. G.; Zhang, L. L.; Zhang, X. B. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 3887-3890
29. Oh, S. H.; Black, R.; Pomerantseva, E.; Lee, J. H.; Nazar, L. F. Nat. Chem. 2012, 4, 1004-1010
30. Wang, H. L.; Yang, Y.; Liang, Y. Y.; Zheng, G. Y.; Li, Y. G.; Cui, Y.; Dai, H. J. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7931-7935
31. Li, F. J.; Ohnishi, R.; Yamada, Y.; Kubota, J.; Domen, K.; Yamada, A.; Zhou, H. S. Chem. Commun. 2013, 49, 1175-1177
32. Lu, Y. C.; Xu, Z. C.; Gasteiger, H. A.; Chen, S.; Hamad-Schifferli, K.; Shao-Horn, Y. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12170-12171
33. Lu, Y. C.; Gasteiger, H. A.; Shao-Horn, Y. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19048-19051
34. Harding, J. R.; Lu, Y. C.; Tsukada, Y.; Shao-Horn, Y. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 10540-10546
35. Jung, H. G.; Jeong, Y. S.; Park, J. B.; Sun, Y. K.; Scrosati, B.; Lee, Y. J. ACS Nano 2013, 7, 3532-3539
36. Sun, B.; Munroe, P.; Wang, G. X. Sci. Rep. 2013, 3, 2247
37. Li, F.; Tang, D.-M.; Chen, Y.; Golberg, D.; Kitaura, H.; Zhang, T.; Yamada, A.; Zhou, H. Nano Lett. 2013, 13, 4702-4707
38. Yilmaz, E.; Yogi, C.; Yamanaka, K.; Ohta, T.; Byon, H. R. Nano Lett. 2013, 13, 4679-4684
39. Jian, Z.; Liu, P.; Li, F.; He, P.; Guo, X.; Chen, M.; Zhou, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 53, 442-446
40. Huang, X. D.; Qian, K.; Yang, J.; Zhang, J.; Li, L.; Yu, C. Z.; Zhao, D. Y. Adv. Mater. 2012, 24, 4419-4423
41. Xu, D.; Wang, Z. L.; Xu, J. J.; Zhang, L. L.; Zhang, X. B. Chem. Commun. 2012, 48, 6948-6950
42. Trahan, M. J.; Mukerjee, S.; Plichta, E. J.; Hendrickson, M. A.; Abraham, K. M. J. Electrochem. Soc. 2013, 160, A259-A267
43. Jung, H. G.; Hassoun, J.; Park, J. B.; Sun, Y. K.; Scrosati, B. Nat. Chem. 2012, 4, 579-585
44. Lu, Y.-C.; Shao-Horn, Y. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 93-99
45. Kang, S.; Mo, Y.; Ong, S. P.; Ceder, G. Chem. Mater. 2013, 25, 3328-3336
46. Ottakam Thotiyl, M. M.; Freunberger, S. A.; Peng, Z.; Chen, Y.; Liu, Z.; Bruce, P. G. Nat. Mater. 2013, 12, 1050-1056
47. Thotiyl, M. M. O.; Freunberger, S. A.; Peng, Z. Q.; Bruce, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 494-500
48. Stankovich, S.; Dikin, D. A.; Piner, R. D.; Kohlhaas, K. A.; Kleinhammes, A.; Jia, Y.; Wu, Y.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. Carbon 2007, 45, 1558-1565
49. Jung, I.; Dikin, D. A.; Piner, R. D.; Ruoff, R. S. Nano Lett. 2008, 8, 4283-4287