Recent advances in Zinc-air batteries

Chemical Society Reviews

Volumn 43, Issue 15, 2014, Pages 5257-5275

  Li, Yanguang ^a   Dai, Hongjie ^b  

^a SOOCHOW UNIVERSITY   (China)

^b STANFORD UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84903979389     PISSN: 03060012     EISSN: 14604744     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4cs00015c     Document Type: Review

References (211)

1. D. Linden and T. B. Reddy, Handbooks of Batteries, McGraw-Hill, 2001
2. J. M. Tarascon M. Armand Nature 2001 414 359
3. M. Winter R. J. Brodd Chem. Rev. 2004 104 4245
4. M. S. Whittingham Chem. Rev. 2004 104 4271
5. A. S. Arico P. Bruce B. Scrosati J.-M. Tarascon W. van Schalkwijk Nat. Mater. 2005 4 366
6. P. G. Bruce B. Scrosati J.-M. Tarascon Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 2930
7. V. Etacheri R. Marom R. Elazari G. Salitra D. Aurbach Energy Environ. Sci. 2011 4 3243
8. J. Chen F. Cheng Acc. Chem. Res. 2009 42 713
9. C. Liu F. Li L.-P. Ma H.-M. Cheng Adv. Mater. 2010 22 E28
10. J. B. Goodenough Y. Kim Chem. Mater. 2010 22 587
11. J. H. Williams A. DeBenedictis R. Ghanadan A. Mahone J. Moore W. R. Morrow S. Price M. S. Torn Science 2012 335 53
12. S. Sun, Energy Smart Technologies-Energy-Research Notes, Bloomberg New Energy Finance, 2012
13. L. Maiche, French Pat., 127069, 1878
14. G. Toussaint P. Stevens L. Akrour R. Rouget F. Fourgeot ECS Trans. 2010 28 25
15. J. S. Lee S. T. Kim R. Cao N. S. Choi M. Liu K. T. Lee J. Cho Adv. Energy Mater. 2011 1 34
16. F. Y. Cheng J. Chen Chem. Soc. Rev. 2012 41 2172
17. R. Cao J. S. Lee M. L. Liu J. Cho Adv. Energy Mater. 2012 2 816
18. H. Kim G. Jeong Y.-U. Kim J.-H. Kim C.-M. Park H.-J. Sohn Chem. Soc. Rev. 2013 42 9011
19. Z. L. Wang D. Xu J. J. Xu X. B. Zhang Chem. Soc. Rev. 2014 10.1039/C3CS60248F
20. A. A. Gewirth M. S. Thorum Inorg. Chem. 2010 49 3557
21. J. S. Spendelow A. Wieckowski Phys. Chem. Chem. Phys. 2007 9 2654
22. F. R. Mclarnon E. J. Cairns J. Electrochem. Soc. 1991 138 645
23. R. E. Durkot, L. Lin and P. B. Harris, US Pat., 6284410, 2001
24. H. Chang and I. Chi, US Pat., 6593023, 2003
25. A. Oyama, T. Odahara, S. Fuchino, M. Shinoda and H. Shimomura, US Pat., 6746509, 2004
26. H. Ma C. S. Li Y. Su J. Chen J. Mater. Chem. 2007 17 684
27. C. C. Yang S. J. Lin J. Power Sources 2002 112 174
28. X. G. Zhang J. Power Sources 2006 163 591
29. X. G. Zhang, US Pat., 7291186, 2004
30. N. C. Tang, US Pat., 6221527, 2001
31. L. F. Urry, US Pat., 6022639, 2000
32. J.-F. Drillet M. Adam S. Barg A. Herter D. Koch V. M. Schmidt M. Wilhelm ECS Trans. 2010 28 13
33. L. Z. Vorkapic D. M. Drazic A. R. Despic J. Electrochem. Soc. 1974 121 1385
34. L. M. Baugh F. L. Tye N. C. White J. Appl. Electrochem. 1983 13 623
35. Y. Sato M. Takahashi H. Asakura T. Yoshida K. Tada K. Kobayakawa N. Chiba K. Yoshida J. Power Sources 1992 38 317
36. D. P. Bhatt R. Udhayan J. Power Sources 1994 47 177
37. A. R. S. Kannan S. Muralidharan K. B. Sarangapani V. Balaramachandran V. Kapali J. Power Sources 1995 57 93
38. C. W. Lee K. Sathiyanarayanan S. W. Eom M. S. Yun J. Power Sources 2006 160 1436
39. T. Keily T. J. Sinclair J. Power Sources 1981 6 47
40. J.-Y. Huot J. Appl. Electrochem. 1992 22 443
41. J. L. Zhu Y. H. Zhou C. Q. Gao J. Power Sources 1998 72 231
42. Y. Ein-Eli M. Auinat D. Starosvetsky J. Power Sources 2003 114 330
43. J. Vatsalarani S. Geetha D. C. Trivedi P. C. Warrier J. Power Sources 2006 158 1484
44. Y. D. Cho G. T. K. Fey J. Power Sources 2008 184 610
45. S.-M. Lee Y.-J. Kim S.-W. Eom N.-S. Choi K.-W. Kim S.-B. Cho J. Power Sources 2013 227 177
46. N. A. Hampson A. J. S. Mcneil J. Power Sources 1985 15 261
47. J. L. Zhu Y. H. Zhou J. Power Sources 1998 73 266
48. J. Vatsalarani D. C. Trivedi K. Ragavendran P. C. Warrier J. Electrochem. Soc. 2005 152 A1974
49. R. Jain T. C. Adler F. R. Mclarnon E. J. Cairns J. Appl. Electrochem. 1992 22 1039
50. Y. M. Wang G. Wainwright J. Electrochem. Soc. 1986 133 1869
51. J. S. Chen L. F. Wang J. Appl. Electrochem. 1996 26 227
52. C. Zhang J. M. Wang L. Zhang J. Q. Zhang C. N. Cao J. Appl. Electrochem. 2001 31 1049
53. X. M. Zhu H. X. Yang X. P. Ai J. X. Yu Y. L. Cao J. Appl. Electrochem. 2003 33 607
54. C.-C. Yang W.-C. Chien P.-W. Chen C.-Y. Wu J. Appl. Electrochem. 2009 39 39
55. J. McBreen E. Gannon J. Power Sources 1985 15 169
56. J. McBreen E. Gannon Electrochim. Acta 1981 26 1439
57. J. McBreen E. Gannon J. Electrochem. Soc. 1983 130 1980
58. K. Bass P. J. Mitchell G. D. Wilcox J. Smith J. Power Sources 1991 35 333
59. F. Moser F. Fourgeot R. Rouget O. Crosnier T. Brousse Electrochim. Acta 2013 109 110
60. J. M. Wang L. Zhang C. Zhang J. Q. Zhang J. Power Sources 2001 102 139
61. C. J. Lan C. Y. Lee T. S. Chin Electrochim. Acta 2007 52 5407
62. Y. Sharma M. Aziz J. Yusof K. Kordesch J. Power Sources 2001 94 129
63. Z. Tan Z. Yang X. Ni H. Chen R. Wen Electrochim. Acta 2012 85 554
64. Y. Wen T. Wang J. Cheng J. Pan G. Cao Y. Yang Electrochim. Acta 2012 59 64
65. S. J. Banik R. Akolkar J. Electrochem. Soc. 2013 160 D519
66. J. Jindra J. Mrha M. Musilova J. Appl. Electrochem. 1973 3 297
67. D. M. See R. E. White J. Chem. Eng. Data 1997 42 1266
68. R. Othman W. J. Basirun A. H. Yahaya A. K. Arof J. Power Sources 2001 103 34
69. R. Othman A. H. Yahaya A. K. Arof J. New Mater. Electrochem. Syst. 2002 5 177
70. A. A. Mohamad J. Power Sources 2006 159 752
71. C. C. Yang S. J. Lin J. Power Sources 2002 112 497
72. X. Zhu H. Yang Y. Cao X. Ai Electrochim. Acta 2004 49 2533
73. T. J. Simons A. A. J. Torriero P. C. Howlett D. R. MacFarlane M. Forsyth Electrochem. Commun. 2012 18 119
74. M. Xu D. G. Ivey Z. Xie W. Qu Electrochim. Acta 2013 89 756
75. C. O. Laoire S. Mukerjee K. M. Abraham E. J. Plichta M. A. Hendrickson J. Phys. Chem. C 2009 113 20127
76. G. Girishkumar B. McCloskey A. C. Luntz S. Swanson W. Wilcke J. Phys. Chem. Lett. 2010 1 2193
77. K. Harting U. Kunz T. Turek Z. Phys. Chem. 2012 226 151
78. P. Arora Z. M. Zhang Chem. Rev. 2004 104 4419
79. P. Kritzer J. A. Cook J. Electrochem. Soc. 2007 154 A481
80. G. M. Wu S. J. Lin J. H. You C. C. Yang Mater. Chem. Phys. 2008 112 798
81. G. M. Wu S. J. Lin C. C. Yang J. Membr. Sci. 2006 284 120
82. H. Saputra R. Othman A. G. E. Sutjipto R. Muhida J. Membr. Sci. 2011 367 152
83. E. L. Dewi K. Oyaizu H. Nishide E. Tsuchida J. Power Sources 2003 115 149
84. Y. J. Wang J. L. Qiao R. Baker J. J. Zhang Chem. Soc. Rev. 2013 42 5768
85. G. W. Heise, US Pat., 1899615, 1933
86. J. Chottiner, US Pat., 4152489, 1979
87. H. F. Gibbard, US Pat., 4333993, 1982
88. C.-L. Lou and Y.-K. Shun, US Pat., 6127061, 2000
89. F. Bidault D. J. L. Brett P. H. Middleton N. P. Brandon J. Power Sources 2009 187 39
90. M. Maja C. Orecchia M. Strano P. Tosco M. Vanni Electrochim. Acta 2000 46 423
91. K. Kordesch S. Jahangir M. Schautz Electrochim. Acta 1984 29 1589
92. W. H. Zhu B. A. Poole D. R. Cahela B. J. Tatarchuk J. Appl. Electrochem. 2003 33 29
93. C. Tran X. Q. Yang D. Y. Qu J. Power Sources 2010 195 2057
94. S. S. Zhang D. Foster J. Read J. Power Sources 2010 195 1235
95. M. Balaish A. Kraytsberg Y. Ein-Eli ChemElectroChem 2014 1 90
96. P. C. Foller J. Appl. Electrochem. 1986 16 527
97. R. Thacker Energy Convers. 1972 12 17
98. O. C. Wagner, Secondary zinc-air cell investigations, Army Electron. Command, Fort Monmouth, NJ, USA, 1972
99. R. F. Chireau, The performance of silver-amalgam cathodes as oxygen electrodes in high power metal-air batteries, Proc. Int. Symp., 9th edn, 1975
100. N. Wagner M. Schulze E. Gulzow J. Power Sources 2004 127 264
101. C. Coutanceau L. Demarconnay C. Lamy J. M. Leger J. Power Sources 2006 156 14
102. H. Meng P. K. Shen Electrochem. Commun. 2006 8 588
103. M. Chatenet L. Genies-Bultel M. Aurousseau R. Durand F. Andolfatto J. Appl. Electrochem. 2002 32 1131
104. J.-J. Han N. Li T.-Y. Zhang J. Power Sources 2009 193 885
105. F. Y. Cheng Y. Su J. Liang Z. L. Tao J. Chen Chem. Mater. 2010 22 898
106. Y. Gorlin C. J. Chung D. Nordlund B. M. Clemens T. F. Jaramillo ACS Catal. 2012 2 2687
107. F. Y. Cheng T. R. Zhang Y. Zhang J. Du X. P. Han J. Chen Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 2474
108. J. Feng Y. Liang H. Wang Y. Li B. Zhang J. Zhou J. Wang T. Regier H. Dai Nano Res. 2012 5 718
109. Y. Y. Liang Y. G. Li H. L. Wang J. G. Zhou J. Wang T. Regier H. J. Dai Nat. Mater. 2011 10 780
110. Y. Y. Liang Y. G. Li H. L. Wang H. J. Dai J. Am. Chem. Soc. 2013 135 2013
111. Y. Y. Liang H. L. Wang J. G. Zhou Y. G. Li J. Wang T. Regier H. J. Dai J. Am. Chem. Soc. 2012 134 3517
112. F. Y. Cheng J. A. Shen B. Peng Y. D. Pan Z. L. Tao J. Chen Nat. Chem. 2011 3 79
113. A. Borbely and J. Molla, US Pat., 4894296A, 1987
114. K. Buckle, US Pat., 7001439 B2, 2003
115. J. S. Lee T. Lee H. K. Song J. Cho B. S. Kim Energy Environ. Sci. 2011 4 4148
116. J. S. Lee G. S. Park H. I. Lee S. T. Kim R. G. Cao M. L. Liu J. Cho Nano Lett. 2011 11 5362
117. H. Tanaka M. Misono Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2001 5 381
118. J. Suntivich H. A. Gasteiger N. Yabuuchi H. Nakanishi J. B. Goodenough Y. Shao-Horn Nat. Chem. 2011 3 647
119. N. Yamazoe N. Miura Y. Shimizu K. Uemura Prog. Batteries Sol. Cells 1989 8 276
120. S. Muller F. Holzer O. Haas Proc.-Electrochem. Soc. 1997 97 18 859
121. X. Wang P. J. Sebastian M. A. Smit H. Yang S. A. Gamboa J. Power Sources 2003 124 278
122. Y. Zheng Y. Jiao M. Jaroniec Y. G. Jin S. Z. Qiao Small 2012 8 3550
123. E. Yeager Electrochim. Acta 1984 29 1527
124. R. A. Sidik A. B. Anderson N. P. Subramanian S. P. Kumaraguru B. N. Popov J. Phys. Chem. B 2006 110 1787
125. S. Maldonado K. J. Stevenson J. Phys. Chem. B 2005 109 4707
126. Y. Tang B. L. Allen D. R. Kauffman A. Star J. Am. Chem. Soc. 2009 131 13200
127. K. P. Gong F. Du Z. H. Xia M. Durstock L. M. Dai Science 2009 323 760
128. R. Liu D. Wu X. Feng K. Muellen Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 2565
129. L. Qu Y. Liu J.-B. Baek L. Dai ACS Nano 2010 4 1321
130. H. Jin H. Zhang H. Zhong J. Zhang Energy Environ. Sci. 2011 4 3389
131. D. S. Geng Y. Chen Y. G. Chen Y. L. Li R. Y. Li X. L. Sun S. Y. Ye S. Knights Energy Environ. Sci. 2011 4 760
132. S. Shanmugam T. Osaka Chem. Commun. 2011 47 4463
133. W. Yang T.-P. Fellinger M. Antonietti J. Am. Chem. Soc. 2011 133 206
134. S. Chen J. Bi Y. Zhao L. Yang C. Zhang Y. Ma Q. Wu X. Wang Z. Hu Adv. Mater. 2012 24 5593
135. K. Ai Y. Liu C. Ruan L. Lu G. Lu Adv. Mater. 2013 25 998
136. Z. H. Sheng L. Shao J. J. Chen W. J. Bao F. B. Wang X. H. Xia ACS Nano 2011 5 4350
137. Z. Liu G. Zhang Z. Lu X. Jin Z. Chang X. Sun Nano Res. 2013 6 293
138. Y. Sun C. Li G. Shi J. Mater. Chem. 2012 22 12810
139. S. M. Zhu Z. Chen B. Li D. Higgins H. J. Wang H. Li Z. W. Chen Electrochim. Acta 2011 56 5080
140. G. S. Park J. S. Lee S. T. Kim S. Park J. Cho J. Power Sources 2013 243 267
141. G. Q. Jian Y. Zhao Q. Wu L. J. Yang X. Z. Wang Z. Hu J. Phys. Chem. C 2013 117 7811
142. X. L. Li H. L. Wang J. T. Robinson H. Sanchez G. Diankov H. J. Dai J. Am. Chem. Soc. 2009 131 15939
143. K. Stanczyk R. Dziembaj Z. Piwowarska S. Witkowski Carbon 1995 33 1383
144. C. W. B. Bezerra L. Zhang K. C. Lee H. S. Liu A. L. B. Marques E. P. Marques H. J. Wang J. J. Zhang Electrochim. Acta 2008 53 4937
145. G. Wu P. Zelenay Acc. Chem. Res. 2013 46 1878
146. M. Lefevre J. P. Dodelet Electrochim. Acta 2008 53 8269
147. M. Lefevre E. Proietti F. Jaouen J. P. Dodelet Science 2009 324 71
148. G. Wu K. L. More C. M. Johnston P. Zelenay Science 2011 332 443
149. Y. G. Li W. Zhou H. L. Wang L. M. Xie Y. Y. Liang F. Wei J. C. Idrobo S. J. Pennycook H. J. Dai Nat. Nanotechnol. 2012 7 394
150. D. A. Scherson S. B. Yao E. B. Yeager J. Eldridge M. E. Kordesch R. W. Hoffman J. Phys. Chem. 1983 87 932
151. M. S. Thorum J. M. Hankett A. A. Gewirth J. Phys. Chem. Lett. 2011 2 295
152. M. Lefevre J. P. Dodelet P. Bertrand J. Phys. Chem. B 2002 106 8705
153. M. Ferrandon A. J. Kropf D. J. Myers K. Artyushkova U. Kramm P. Bogdanoff G. Wu C. M. Johnston P. Zelenay J. Phys. Chem. C 2012 116 16001
154. A. L. Zhu H. J. Wang W. Qu X. X. Li Z. Jong H. Li J. Power Sources 2010 195 5587
155. Z. Chen J. Y. Choi H. J. Wang H. Li Z. W. Chen J. Power Sources 2011 196 3673
156. L. Jorissen J. Power Sources 2006 155 23
157. E. S. Buzzet, US Pat., 3977901, 1976
158. J. F. Jackovitz and C.-T. Liu, US Pat., 5318862, 1994
159. V. Neburchilov H. J. Wang J. J. Martin W. Qu J. Power Sources 2010 195 1271
160. S. Trasatti Electrochim. Acta 1991 36 225
161. Y. Gorlin T. F. Jaramillo J. Am. Chem. Soc. 2010 132 13612
162. V. Nikolova P. Iliev K. Petrov T. Vitanov E. Zhecheva R. Stoyanova I. Valov D. Stoychev J. Power Sources 2008 185 727
163. D. U. Lee B. J. Kim Z. W. Chen J. Mater. Chem. A 2013 1 4754
164. Z. Chen A. Yu R. Ahmed H. Wang H. Li Z. Chen Electrochim. Acta 2012 69 295
165. G. Du X. Liu Y. Zong T. S. A. Hor A. Yu Z. Liu Nanoscale 2013 5 4657
166. M. Prabu K. Ketpang S. Shanmugam Nanoscale 2014 6 3173
167. M. Prabu P. Ramakrishnan S. Shanmugam Electrochem. Commun. 2014 41 59
168. H. M. Zhang Y. Teraoka N. Yamazoe Chem. Lett. 1987 665
169. Y. Shimizu K. Uemura H. Matsuda N. Miura N. Yamazoe J. Electrochem. Soc. 1990 137 3430
170. S. Mueller K. Striebel O. Haas Electrochim. Acta 1994 39 1661
171. C. K. Lee K. A. Striebel F. R. McLarnon E. J. Cairns J. Electrochem. Soc. 1997 144 3801
172. N. L. Wu W. R. Liu S. J. Su Electrochim. Acta 2003 48 1567
173. S. Malkhandi B. Yang A. K. Manohar A. Manivannan G. K. S. Prakash S. R. Narayanan J. Phys. Chem. Lett. 2012 3 967
174. H. Arai S. Muller O. Haas J. Electrochem. Soc. 2000 147 3584
175. S. Muller F. Holzer O. Haas C. Schlatter C. Comninellis Chimia 1995 49 27
176. Z. Chen A. Yu D. Higgins H. Li H. Wang Z. Chen Nano Lett. 2012 12 1946
177. K.-N. Jung J.-H. Jung W. B. Im S. Yoon K.-H. Shin J.-W. Lee ACS Appl. Mater. Interfaces 2013 5 9902
178. T. Tsai and A. Vartek, Patent, WO2003061057 A1, Evionyx Inc, 2003
179. Z. M. Zhong, US Pat., 6383675, 2002
180. Y. G. Li M. Gong Y. Y. Liang J. Feng J. E. Kim H. L. Wang G. S. Hong B. Zhang H. J. Dai Nat. Commun. 2013 4 1805
181. J. F. Cooper, D. Fleming, L. Keene, A. Maimoni, K. Peterman and R. Koopman, Demonstration of zinc/air fuel battery to enhance the range and mission of fleet electric vehicles: preliminary results in the refueling of a multicell module, Lawrence Livermore National Laboratory, 1994
182. J. R. Goldstein B. Koretz Proc. Intersoc. Energy Convers. Eng. Conf. 1993 28 2.279
183. J. Noring S. Gordon A. Maimoni M. Spragge J. F. Cooper Proc.-Electrochem. Soc. 1993 93 8 235
184. J. Goldstein I. Brown B. Koretz J. Power Sources 1999 80 171
185. J. R. Goldstein N. Lapidot M. Aguf I. Gektin M. Givon Proc.-Electrochem. Soc. 1997 97 18 881
186. C. Wieckert, M. Epstein, G. Olalde, S. Santen and A. Steinfeld, in Zinc Electrodes: Solar Thermal Production, ed., J. Garche, et al., Encyclopedia of Electrochemical Power Sources, 2009
187. G. F. McLean T. Niet S. Prince-Richard N. Djilali Int. J. Hydrogen Energy 2002 27 507
188. J. F. Drillet F. Holzer T. Kallis S. Muller V. M. Schmidt Phys. Chem. Chem. Phys. 2001 3 368
189. M. A. Al-Saleh S. Gultekin A. S. Alzakri H. Celiker J. Appl. Electrochem. 1994 24 575
190. H. H. Cheng C. S. Tan J. Power Sources 2006 162 1431
191. A. J. Appleby and F. R. Foulkes, Fuel Cell Handbook, Krieger Publishing Company, Florida, 1993
192. E. Gulzow J. Power Sources 1996 61 99
193. E. B. Fox H. R. Colon-Mercado Y. Chen W. S. W. Ho ACS Symp. Ser. 2012 1117 129
194. S. R. Narayanan G. K. S. Prakash A. Manohar B. Yang S. Malkhandi A. Kindler Solid State Ionics 2012 216 105
195. D. R. Egan C. P. de Leon R. J. K. Wood R. L. Jones K. R. Stokes F. C. Walsh J. Power Sources 2013 236 293
196. T. R. Zhang Z. L. Tao J. Chen Mater. Horiz. 2014 1 196
197. L. Ojefors L. Carlsson J. Power Sources 1978 2 287
198. S. Zaromb J. Electrochem. Soc. 1962 109 1125
199. W. N. Carson and C. E. Kent, in The Magnesium-Air Cell, ed., D. H. Collins, Power Sources, 1966
200. A. S. Homa, E. J. Rudd, Proc. Intersoc. Energy Convers. Eng. Conf., 1989, 24th, 1331
201. D. J. Levy, R. P. Hollandsworth, E. M. Gonzales, E. L. Littauer, Proc. Intersoc. Energy Convers. Eng. Conf., 1983, 18th, 1635
202. S. Yang H. Knickle J. Power Sources 2002 112 162
203. E. J. Rudd, S. Lott, The development of aluminum-air batteries for application in electric vehicles: final report, Res. Dev. Cent., ELTECH Systems Corp., Fairport Harbor, OH, USA, 1990
204. P. Hartmann C. L. Bender M. Vracar A. K. Durr A. Garsuch J. Janek P. Adelhelm Nat. Mater. 2013 12 228
205. E. Peled D. Golodnitsky R. Hadar H. Mazor M. Goor L. Burstein J. Power Sources 2013 244 771
206. X. D. Ren Y. Y. Wu J. Am. Chem. Soc. 2013 135 2923
207. P. G. Bruce S. A. Freunberger L. J. Hardwick J. M. Tarascon Nat. Mater. 2012 11 19
208. J. Christensen P. Albertus R. S. Sanchez-Carrera T. Lohmann B. Kozinsky R. Liedtke J. Ahmed A. Kojic J. Electrochem. Soc. 2012 159 R1
209. A. Kraytsberg Y. Ein-Eli J. Power Sources 2011 196 886
210. S. A. Freunberger Y. H. Chen Z. Q. Peng J. M. Griffin L. J. Hardwick F. Barde P. Novak P. G. Bruce J. Am. Chem. Soc. 2011 133 8040
211. Z. Q. Peng S. A. Freunberger Y. H. Chen P. G. Bruce Science 2012 337 563