Flexible rechargeable lithium ion batteries: Advances and challenges in materials and process technologies

Journal of Materials Chemistry A

Volumn 2, Issue 28, 2014, Pages 10712-10738

  Hu, Yuhai ^a   Sun, Xueliang ^a  

^a UNIVERSITY OF WESTERN ONTARIO   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANODES; ELECTRIC CURRENT COLLECTORS; FABRICATION; LITHIUM; SECONDARY BATTERIES; SOLID ELECTROLYTES;

ALL-POLYMER BATTERIES; ELECTROCHEMICAL PERFORMANCE; ELECTROCHEMICAL PROCESS; MATERIALS AND PROCESS; NANOSTRUCTURED ELECTRODE MATERIALS; RECHARGEABLE LITHIUM ION BATTERY; SOLID-STATE ELECTROLYTE; STATE-OF-THE-ART TECHNOLOGY;

LITHIUM BATTERIES;

EID: 84903182595     PISSN: 20507488     EISSN: 20507496     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4ta00716f     Document Type: Review

References (162)

1. H. Nishide K. Oyaizu Science 2008 319 737 738
2. A. Nathan A. Ahnood M. T. Cole S. Lee Y. Suzuki P. Hiralal F. Bonaccorso T. Hasan L. Garcia-Gancedo A. Dyadyusha S. Haque P. Andrew S. Hofmann J. Moultrie D. Chu A. Flewitt A. Ferrari M. Kelly J. Robertson G. Amaratunga W. Milne Proc. IEEE 2012 100 1486 1517
3. A. M. Biggar, US Pat. US3375136, 1968
4. A. M. Gaikwad A. M. Zamarayeva J. Rousseau H. Chu I. Derin D. A. Steingart Adv. Mater. 2012 24 5071 5076
5. A. M. Gaikwad G. L. Whiting D. A. Steingart A. C. Arias Adv. Mater. 2011 23 3251 3255
6. Z. Q. Wang Z. Q. Wu N. Bramnik S. Mitra Adv. Mater. 2014 26 970 976
7. T. Nagatomo C. Ichikawa O. Omoto J. Electrochem. Sci. 1987 134 305 308
8. Y. Gofer H. Sarker J. G. Killian T. O. Poehler P. C. Searson Appl. Phys. Lett. 1997 71 1582 1584
9. I. Sultanaa M. Rahman J. Wang C. Wang G. G. Wallace H. K. Liu Electrochim. Acta 2012 83 209 215
10. J. C. Killian B. M. Coffey F. Gao T. O. Poehler P. C. Searson J. Electrochem. Soc. 1996 143 936 942
11. L. Nyholm G. Nyström A. Mihranyan M. Strømme Adv. Mater. 2011 23 3751 3769
12. J. H. Shin M. A. Henderson S. Passerini J. Electrochem. Soc. 2005 152 A978 A983
13. M. Mastragostino F. Soavi A. Zanelli J. Power Sources 1999 81 729 733
14. L. Sannier R. Bouchet S. Grugeon E. Naudin E. Vidal J. M. Tarascon J. Power Sources 2005 144 231 237
15. A. Abouimrane Y. Abu-Lebdeb P. J. Alarco A. Armand J. Electrochem. Soc. 2004 151 A1028 A1031
16. H. Gwon J. Hong H. Kim D. H. Seo S. Jeon K. Kang Energy Environ. Sci. 2014 7 538 551
17. S. Y. Lee K. H. Choi W. S. Choi Y. H. Kwon H. R. Jung H. C. Shin J. Y. Kim Energy Environ. Sci. 2013 6 2414 2423
18. G. Zhou F. Li H. H. Cheng Energy Environ. Sci. 2014 7 1307 1338
19. M. Armand J. M. Tarascon Nature 2008 451 652 657
20. S. W. Lee B. M. Gallant H. R. Byon P. T. Hammond Y. Shao-Horn Energy Environ. Sci. 2011 4 1972 1985
21. S. W. Lee B. M. Gallant Y. M. Lee N. Yoshida D. Y. Kim Y. Yamada S. Noda A. Yamada Y. Shao-Horn Energy Environ. Sci. 2012 5 5437 5444
22. V. L. Pushparaj M. M. Shaijumon A. Kumar S. Murugesan L. Ci R. Vajtai R. J. Linhardt O. Nalamasu P. M. Ajayan Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007 104 13574 13577
23. F. Y. Su C. H. You Y. B. He W. Lv W. Cui F. M. Jin B. H. Li Q. H. Yang F. Y. Kang J. Mater. Chem. 2010 20 9644 9650
24. S. Flandrois B. Simon Carbon 1999 37 165 180
25. Y. P. Wu E. Rahm R. Holze J. Power Sources 2003 114 228 236
26. J. Wang R. Li X. Sun Energy Environ. Sci. 2012 5 5163 5185
27. M. T. McDowell S. W. Lee N. Woo D. William Y. Cui Adv. Mater. 2013 25 4966 4984
28. J. R. Szczech S. Jin Energy Environ. Sci. 2011 4 56 72
29. U. Kasavajjula C. S. Wang A. J. Appleby J. Power Sources 2013 163 1003 1009
30. W. J. Zhang J. Power Sources 2011 196 13 24
31. C. M. Park J. H. Kim H. Kim H. Sohn Chem. Soc. Rev. 2010 39 3115 3141
32. J. Jiang Y. Y. Li J. P. Liu X. T. Huang C. Z. Yuan X. W. Lou Adv. Mater. 2012 24 5166 5180
33. P. G. Bruce B. Scrosati J. M. Tarascon Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 2930 2946
34. K. T. Lee J. Cho Nano Today 2011 6 28 41
35. H. Yang X. L. Wu M. H. Cao Y. G. Guo J. Phys. Chem. C 2009 113 3345 3351
36. C. L. Liao K. Z. Fung J. Power Sources 2004 128 263 269
37. Y. Jing P. J. McGinn Electrochim. Acta 2013 89 407 412
38. P. P. Pronsini R. Mancini L. Petrucci V. Contini P. Villano Solid State Ionics 2001 144 185 192
39. H. Kim R. C. Y. Auyeung A. Pique J. Power Sources 2007 165 413 419
40. S. Ohta S. Komagata J. T. Seki S. Morishita T. Asaoka J. Power Sources 2013 238 53 56
41. S. Wagner S. Bauer MRS Bull. 2012 37 207 213
42. C. Sealy Nano Energy 2013 2 325 326
43. J. Z. Wang S. L. Chou J. Chen S. Chew G. X. Wang K. Konstantinov S. Dou H. K. Liu Electrochem. Commun. 2008 10 1781 1784
44. H. Gwon H. S. Kim K. U. Lee D. Seo Y. C. Park Y. S. Lee B. T. Ahn K. Kang Energy Environ. Sci. 2011 4 1277 1283
45. Y. H. Kwon S. W. Woo H. R. Jung H. K. Yu K. Kim B. H. Oh S. Ahn S. Y. Lee S. W. Song J. Cho H. C. Shin J. Y. Kim Adv. Mater. 2012 24 5192 5197
46. K. N. Han H. M. Seo J. K. Kim Y. S. Kim D. Y. Shin B. H. Jung H. S. Lim S. W. Eom S. I. Moon J. Power Sources 2001 101 196 200
47. A. M. Lackner E. Sherman P. O. Braatz J. D. Margerum J. Power Sources 2002 104 1 6
48. A. Du Pasquier T. Zheng G. G. Amatucci A. S. Gozdz J. Power Sources 2001 97-8 758 761
49. N. S. Choi J. K. Park Electrochim. Acta 2001 46 1453 1462
50. A. Salzhauer Technol. Rev. 1998 101 60 66
51. Y. Liu S. Gorgutsa C. Santato M. Skorobogatiy J. Electrochem. Soc. 2012 159 A349 A356
52. B. A. Johnson R. E. White J. Power Sources 1998 70 48 54
53. K. Wang S. Luo Y. Wu X. F. He F. Zhao J. P. Wang K. L. Jiang S. Fan Adv. Funct. Mater. 2013 23 846 853
54. P. Arora R. E. White M. Doyle J. Electrochem. Soc. 1998 145 3647 3667
55. J. W. Braithwaite A. Gonzales G. Nagasubramanian S. J. Lucero D. E. Peebles J. A. Ohlhausen W. R. Cieslak J. Electrochem. Soc. 1999 146 448 456
56. L. B. Hu H. Wu F. La Mantia Y. Yang Y. Cui ACS Nano 2010 4 5843 5848
57. L. B. Hu J. W. Choi Y. Yang S. Jeong F. La Mantia L. F. Cui Y. Cui Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009 106 21490 21494
58. M. D. Lima S. Fang X. Lepró C. Lewis R. Ovalle-Robles J. Carretero-González E. Castillo-Martínez M. E. Kozlov J. Oh N. Rawat C. S. Haines M. H. Haque V. Aare S. Stoughton A. A. Zakhidov R. H. Baughman Science 2011 331 41 55
59. X. L. Jia C. Z. Yan Z. Chen R. R. Wang Q. Zhang L. Guo F. Wei Y. F. Lu Chem. Commun. 2011 47 9669 9671
60. A. K. Kercher J. O. Kiggans N. J. Dudney J. Electrochem. Soc. 2010 157 A1323 A1327
61. N. Li Z. P. Chen W. C. Ren F. Li H. M. Cheng Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 17360 17365
62. B. Liu X. Wang H. Chen Z. Wang D. Chen Y. B. Cheng C. W. Zhou G. Z. Shen Sci. Rep. 2013 3 1622 1628
63. B. Liu J. Zhang X. F. Wang G. Chen D. Chen C. W. Zhou G. Z. Shen Nano Lett. 2012 12 3005
64. Y. P. Liu K. Huang Y. Fan Q. Zhang F. Sun T. Gao L. W. Yang J. X. Zhong Electrochim. Acta 2013 88 766 771
65. S. Choi J. I. Lee S. Park J. Mater. Chem. 2012 22 22366 22369
66. K. Fu O. Yildiz H. Bhanushali Y. Wang K. Stano L. Xue X. Zhang P. D. Bradford Adv. Mater. 2013 25 5109 5114
67. S. L. Chou M. Ionescu J. Z. Wang B. Winton H. K. Liu Nanosci. Nanotechnol. 2012 4 169 172
68. W. Ren C. Wang L. Lu D. D. Li C. W. Cheng J. P. Liu J. Mater. Chem. A 2013 43 13433 13438
69. M. Koo K. I. Park S. H. Lee M. Suh D. Y. Jeon J. W. Choi K. Kang K. J. Lee Nano Lett. 2012 12 4810 4816
70. A. Nojan A. Mangilal S. Sudhir K. Varahramyan IEEE Trans. Nanotechnol. 2013 12 408 412
71. S. Xu Y. H. Zhang J. Cho J. Lee X. Huang L. Jia J. A. Fan Y. W. Su J. Su H. G. Zhang H. Cheng B. W. Lu C. J. Yu C. Chuang T. Kim T. Song K. Shigeta S. Kang C. Dagdeiren I. Petrov Nat. Commun. 2013 4 1543
72. Q. Cheng Z. M. Song T. Ma B. B. Smith R. Tang H. Yu H. Q. Jiang C. K. Chan Nano Lett. 2013 13 4969 4974
73. J. Wang L. L. Li C. L. Wong S. Madhavi Nanotechnology 2012 23 495401
74. J. Y. Choi D. J. Lee Y. M. Lee Y. G. Lee K. M. Kim J. K. Park K. Y. Cho Adv. Funct. Mater. 2013 23 2108 2114
75. A. Vlad A. A. Mohana Reddy A. Ajayan N. Singh J. F. Gohy S. Melinte P. M. Ajayan Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 15168 15173
76. J. H. Yun G. B. Han Y. M. Lee Y. G. Lee K. M. Kim J. K. Park K. Y. Cho Electrochem. Solid-State Lett. 2011 14 A116 A119
77. H. Lee Y. K. Yoo J. H. Park J. H. Kim K. Kang Y. S. Jung Adv. Energy Mater. 2012 2 976 982
78. Y. Yang S. Jeong L. B. Hu H. Wu S. W. Lee Y. Cui Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 108 13013 13018
79. M. S. Whittingham Chem. Rev. 2004 104 4271 4301
80. Y. G. Wang W. R. Wang E. Hosono K. X. Wang H. S. Zhou Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 7461 7465
81. L. Noerochim J. Z. Wang D. Wexler M. Rahman J. Chen H. K. Liu J. Mater. Chem. 2012 22 11159 11165
82. Y. Q. Qian A. Vu W. Smyrl A. Stein J. Electrochem. Soc. 2012 159 A1135 A1140
83. Y. H. Ding H. M. Ren Y. Y. Huang F. H. Chang P. Zhang Mater. Res. Bull. 2012 48 3713 3716
84. C. Y. Wang D. Li C. O. Too G. G. Wallace Chem. Mater. 2009 21 2604 2606
85. A. Abouimrane O. C. Compton K. Amine S. T. Nguyen J. Phys. Chem. C 2010 114 12800 12804
86. S. S. Li Y. H. Luo W. Lv W. Yu S. Wu P. X. Hou Q. Yang Q. Meng C. Liu H. M. Cheng Adv. Energy Mater. 2011 1 486 490
87. S. Y. Chew S. H. Ng J. Wang P. Novak F. Krumeich S. L. Chou J. Chen H. K. Liu Carbon 2009 47 2976 2983
88. J. Chen Y. Liu A. I. Minett L. Carol J. Z. Wang G. G. Wallace Chem. Mater. 2007 19 3595 3597
89. C. Zhong J. Z. Wang D. Wexler H. K. Liu Carbon 2014 66 637 645
90. S. Q. Chen W. Yeoh Q. Liu G. X. Wang Carbon 2012 50 4557 4565
91. H. R. Byon B. M. Gallant S. W. Lee Y. Shao-Horn Adv. Funct. Mater. 2013 23 1037 1045
92. B. P. Vinyan R. Nagar V. Raman N. Rajailakshmi K. S. Dhathathreyan S. Ramaprabhu J. Mater. Chem. 2012 22 9949 9956
93. B. J. Landi M. J. Ganter C. M. Schauerman C. D. Cress R. P. Raffaelle J. Phys. Chem. C 2008 112 7509 7515
94. X. Li J. Yang Y. Hu J. Wang Y. Li M. Cai R. Li X. Sun J. Mater. Chem. 2012 22 18847 18853
95. Y. Hu X. Li D. Geng M. Cai R. Li X. Sun Electrochim. Acta 2013 91 227 233
96. Y. Hu X. Li J. Wang R. Li X. Sun J. Power Sources 2013 237 41 50
97. F. Liu S. Y. Song D. F. Xue H. J. Zhang Adv. Mater. 2012 24 1089 1094
98. X. Zhao C. M. Hayner M. C. Kung H. H. Kung ACS Nano 2011 5 8739 8749
99. X. W. Yang J. W. Zhu L. Qiu D. Li Adv. Mater. 2011 23 2833 2838
100. X. W. Yang C. Cheng Y. F. Wang L. Qiu D. Li Science 2013 341 534 537
101. L. Yue H. X. Zhong L. Z. Zhang Electrochim. Acta 2012 76 326 332
102. L. F. Cui L. B. Hu J. W. Choi Y. Cui ACS Nano 2010 4 3671 3678
103. J. K. Lee K. B. Smith C. M. Hayner H. H. Kung Chem. Commun. 2010 46 2025 2027
104. H. C. Tao L. Z. Fan Y. F. Mei X. H. Qu Electrochem. Commun. 2011 13 1332 1335
105. B. Wang X. L. Li B. Luo Y. Y. Jia L. J. Zhi Nanoscale 2013 5 1470 1474
106. X. Wang X. Q. Cao L. Bourgeois H. Guan S. Chen Y. Zhang D. Tang H. Li T. Zhai L. Li Y. Bando D. Golberg Adv. Funct. Mater. 2012 22 2682 2690
107. J. Liang Y. Zhao L. Guo L. Li ACS Appl. Mater. Interfaces 2012 4 5742 5748
108. L. Noerochim J. Z. Wang S. L. Chou D. Wexler H. K. Liu Carbon 2012 50 1289 1297
109. X. L. Yang K. C. Fan Y. H. Zhu J. H. Shen X. Jiang P. Zhao S. Luan C. Z. Li ACS Appl. Mater. Interfaces 2013 5 997 1002
110. R. H. Wang C. H. Xu J. Sun L. Gao C. C. Lin J. Mater. Chem. A 2013 1 1794 1800
111. G. M. Zhou D. W. Wang P. X. Hou W. S. Li N. Li C. Liu F. Li H. M. Cheng J. Mater. Chem. 2012 22 17942 17946
112. P. Zhang J. X. Qiu Z. F. Zheng G. Liu M. Ling W. Martens H. Wang H. J. Zhao S. Q. Zhang Electrochim. Acta 2013 104 41 47
113. B. T. Zhao R. Cai S. M. Jiang Y. J. Sha Z. P. Shao Electrochim. Acta 2012 85 636 643
114. Y. S. Yun J. M. Kim H. H. Park J. Lee Y. Huh H. J. Jin J. Power Sources 2013 244 747 754
115. R. Kokabang I. I. Olsen D. Shackle Solid State Ionics 1994 69 320 335
116. D. Fauteus A. Massucco M. Mclin M. Vanburen J. Shi Electrochim. Acta 1995 40 2185 2190
117. V. Chandrasekhar Adv. Polym. Sci. 1998 135 139
118. W. H. Meyer Adv. Mater. 1998 10 439 448
119. J. Y. Song Y. Y. Wang C. C. Wan J. Power Sources 1999 77 183 197
120. K. Murata S. Izuchi Y. Yoshihita Electrochim. Acta 2000 45 1501 1508
121. P. V. Wright MRS Bull. 2002 27 597 602
122. F. B. Dias L. Plomp J. B. J. Veldhuis J. Power Sources 2000 88 169 191
123. M. M. E. Jacob E. Hackett E. P. Giannelis J. Mater. Chem. 2003 13 1 5
124. A. M. Stephan Eur. Polym. J. 2006 42 21 42
125. A. Stephan K. S. Nahm Polymers 2006 47 5954 5966
126. V. Di Noto S. Lavina G. A. Giffin E. Negro B. Scrosati Electrochim. Acta 2011 57 4 13
127. K. Xu Chem. Rev. 2004 104 4303 4418
128. M. Patel A. J. Bhattacharyya Electrochem. Commun. 2008 10 1912 1915
129. P. C. Howlett F. Ponzio J. Fang T. Lin L. Jin N. Iranipour J. Efthimiadis Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 15 13784 13789
130. Y. Shekibi T. Youssof J. Huang A. F. Hollenkamp Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 14 4597 4604
131. H. J. Ha E. H. Eun Y. H. Kwon J. Y. Kim C. K. Lee S. Y. Lee Energy Environ. Sci. 2012 5 6491 6499
132. L. Fan Y. Hu A. Bhattacharyya J. Maier Adv. Funct. Mater. 2007 17 2800 2807
133. E. Kil K. Choi H. Ha S. Xu J. A. Rogers M. R. Kim K. Y. Cho S. Y. Lee Adv. Mater. 2013 25 1395 1400
134. Y. Lin J. Li Y. Lai C. Yuan Y. Cheng J. Liu RSC Adv. 2013 3 10722 10730
135. T. F. Fuller M. Doyle J. Newman J. Electrochem. Sci. 1994 141 1 10
136. X. C. Zhang W. Shyy A. M. Sastry J. Electrochem. Sci. 2007 154 A910 A916
137. J. Park J. H. Seo G. Plett W. Liu A. M. Sastry Electrochem. Solid-State Lett. 2011 14 A14 A18
138. R. Spornitz J. Power Sources 2003 113 72 80
139. V. Ramadesigan P. W. C. Northrop S. De S. Santhanagopalan R. D. Braatz V. R. Subramanian J. Electrochem. Sci. 2012 159 R31 R45
140. A. A. Franco RSC Adv. 2013 3 13027 13058
141. P. Arora M. Doyle A. S. Gozdz R. E. White J. Newman J. Power Sources 2000 88 219 231
142. C. W. Wang A. M. Sastry J. Electrochem. Sci. 2007 15 A1035 A1047
143. U. S. Kim C. B. Shin C. S. Kim J. Power Sources 2009 189 841 846
144. F. Torrisi T. Hasan W. Wu Z. Sun A. Lombardo T. S. Kulmala G. Hsieh S. Jung F. Bonaccorso P. J. Paul D. Chu A. C. Ferrari ACS Nano 2012 6 2992 3006
145. F. C. Krebs J. Fyenbo M. Jorgensen J. Mater. Chem. 2010 20 8994 9001
146. M. M. Ling Z. N. Bao Chem. Mater. 2004 16 4824 4840
147. G. Blanchet J. Rogers J. Imag. Sci. Tech. 2003 47 296 303
148. P. F. Moonen I. Yakimets J. Huskens Adv. Mater. 2012 24 5526 5541
149. J. Perelaer P. J. Smith D. Mager D. Soltman S. K. Volkman V. Subramanian J. G. Korvink U. S. Schubert J. Mater. Chem. 2010 20 8446 8453
150. A. Teichler J. Perelaer U. S. Schubert J. Mater. Chem. C 2013 1 1910 1925
151. A. P. Quist E. Pavlovic S. Oscarsson Anal. Bioanal. Chem. 2005 381 591 600
152. L. Grande V. T. Chundi D. Wei C. Bower P. Andrew T. Ryhänen Particuology 2012 10 1 8
153. L. B. Hu H. Wu Y. Cui Appl. Phys. Lett. 2010 96 183502 183503
154. S. Ohta S. Komagata J. Seki T. Saeki S. Morishita T. Asaoka J. Power Sources 2013 238 53 56
155. H. Kim J. Proell R. Kohler J. Laser Micro/Nanoeng. 2012 7 320 325
156. J. H. Lee S. B. Wee M. S. Kwon H. Kim J. Choi M. S. Song H. B. Park H. Kim U. Paik J. Power Sources 2011 196 6449 6455
157. H. Kim R. C. Y. Auyeung A. Pique J. Power Sources 2007 165 413 421
158. F. Xu T. Wang W. R. Li Z. Y. Jiang Chem. Phys. Lett. 2003 375 247 251
159. Y. M. Zhao Q. Zhou L. Liu J. Xu M. M. Yan Z. Y. Jiang Electrochim. Acta 2006 51 2639 2645
160. M. S. Park S. H. Hyun S. C. Nam S. B. Cho Electrochim. Acta 2008 53 5523 5527
161. N. Singh C. Galande A. Miranda A. Mathkar W. Gao A. L. M. Reddy A. Vlad P. M. Ajayan Sci. Rep. 2012 2 481
162. K. Sun T. S. Wei B. Y. Ahn J. Y. Seo S. J. Dillon J. A. Lewis Adv. Mater. 2013 25 4539 4543