SnO2 anode surface passivation by atomic layer deposited HfO2 improves li-ion battery performance

Small

Volumn 10, Issue 14, 2014, Pages 2849-2858

  Yesibolati, Nulati ^a   Shahid, Muhammad ^a   Chen, Wei ^a   Hedhili, M N ^a   Reuter, M C ^b   Ross, F M ^b   Alshareef, H N ^a  

^a KING ABDULLAH UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY   (Saudi Arabia)

^b IBM T J WATSON RESEARCH CENTER   (United States)

Author keywords

anode material; atomic layer deposition; lithium ion battery

Indexed keywords

ANODES; ATOMIC LAYER DEPOSITION; DEPOSITION; HAFNIUM OXIDES; LITHIUM;

ANODE MATERIAL; ATOMIC LAYER DEPOSITED; IRREVERSIBLE REACTIONS; LITHIATION/DELITHIATION; LITHIUM-ION BATTERY; SURFACE PASSIVATION;

LITHIUM BATTERIES;

EID: 84904438984     PISSN: 16136810     EISSN: 16136829     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/smll.201303898     Document Type: Article

References (68)

1. V. Etacheri, R. Marom, R. Elazari, G. Salitra, D. Aurbach, Energ Environ. Sci. 2011, 4, 3243-3262.
2. J. M. Tarascon, M. Armand, Nature 2001, 414, 359-367.
3. a) Y. Idota, T. Kubota, A. Matsufuji, Y. Maekawa, T. Miyasaka, Science 1997, 276, 1395-1397
4. b) C. Wang, Y. Zhou, M. Y. Ge, X. B. Xu, Z. L. Zhang, J. Z. Jiang, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 46.
5. T. Tao, A. M. Glushenkov, C. F. Zhang, H. Z. Zhang, D. Zhou, Z. P. Guo, H. K. Liu, Q. Y. Chen, H. P. Hu, Y. Chen, J. Mater. Chem. 2011, 21, 9350-9355.
6. H. L. Wang, L. F. Cui, Y. A. Yang, H. S. Casalongue, J. T. Robinson, Y. Y. Liang, Y. Cui, H. J. Dai, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 13978-13980.
7. Y. Chen, H. Xia, L. Lu, J. M. Xue, J. Mater. Chem. 2012, 22, 5006-5012.
8. a) X. F. Li, X. B. Meng, J. Liu, D. S. Geng, Y. Zhang, M. N. Banis, Y. L. Li, J. L. Yang, R. Y. Li, X. L. Sun, M. Cai, M. W. Verbrugge, Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 1647-1654
9. b) M. S. Park, G. X. Wang, Y. M. Kang, D. Wexler, S. X. Dou, H. K. Liu, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 750-753
10. c) X. Y. Wang, X. F. Zhou, K. Yao, J. G. Zhang, Z. P. Liu, Carbon 2011, 49, 133-139
11. d) Y. B. Fu, R. B. Ma, Y. Shu, Z. Cao, X. H. Ma, Mater. Lett. 2009, 63, 1946-1948
12. e) Y. Li, S. M. Zhu, Q. L. Liu, J. J. Gu, Z. P. Guo, Z. X. Chen, C. L. Feng, D. Zhang, W. J. Moon, J. Mater. Chem. 2012, 22, 2766-2773
13. f) X. F. Li, A. Dhanabalan, L. Gu, C. L. Wang, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 238-244
14. g) B. J. Li, H. Q. Cao, J. X. Zhang, M. Z. Qu, F. Lian, X. H. Kong, J. Mater. Chem. 2012, 22, 2851-2854
15. h) R. Demir-Cakan, Y. S. Hu, M. Antonietti, J. Maier, M. M. Titirici, Chem. Mater. 2008, 20, 1227-1229
16. i) Y. Yu, L. Gu, A. Dhanabalan, C. H. Chen, C. L. Wang, Electrochim Acta 2009, 54, 7227-7230
17. j) X. W. Lou, Y. Wang, C. L. Yuan, J. Y. Lee, L. A. Archer, Adv. Mater. 2006, 18, 2325
18. k) X. W. Lou, C. L. Yuan, L. A. Archer, Adv. Mater. 2007, 19, 3328
19. l) D. Deng, J. Y. Lee, Chem. Mater. 2008, 20, 1841-1846.
20. A. J. Smith, J. C. Burns, X. M. Zhao, D. J. Xiong, J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, A447-A452.
21. I. A. Courtney, J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 2045-2052.
22. G. Jeong, J. H. Kim, Y. U. Kim, Y. J. Kim, J. Mater. Chem. 2012, 22, 7999-8004.
23. J. Xiao, W. Xu, D. Y. Wang, D. W. Choi, W. Wang, X. L. Li, G. L. Graff, J. Liu, J. G. Zhang, J. Electrochem. Soc. 2010, 157, A1047-A1051.
24. Y. Z. Su, S. Li, D. Q. Wu, F. Zhang, H. W. Liang, P. F. Gao, C. Cheng, X. L. Feng, Acs Nano 2012, 6, 8349-8356.
25. L. Wang, D. Wang, Z. Dong, F. Zhang, J. Jin, Nano Lett 2013.
26. a) S. M. George, Chem. Rev. 2010, 110, 111-131
27. b) M. Bouman, F. Zaera, Atomic Layer Deposition Applications 2010, 33, 291-305
28. c) M. Han, Y. Luo, D. A. Slater, J. E. Moryl, R. M. Osgood, Abstr. Pap. Am. Chem. S. 1997, 213, 184.
29. S. M. George, A. W. Ott, J. W. Klaus, J. Phys. Chem.Us. 1996, 100, 13121-13131.
30. I. D. Scott, Y. S. Jung, A. S. Cavanagh, Y. F. An, A. C. Dillon, S. M. George, S. H. Lee, Nano Lett 2011, 11, 414-418.
31. Y. S. Jung, A. S. Cavanagh, L. A. Riley, S. H. Kang, A. C. Dillon, M. D. Groner, S. M. George, S. H. Lee, Adv. Mater. 2010, 22, 2172.
32. X. Zhang, I. Belharouak, L. Li, Y. Lei, J. W. Elam, A. Nie, X. Chen, R. S. Yassar, R. L. Axelbaum, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 1299-1307.
33. L. A. Riley, A. S. Cavanagh, S. M. George, Y. S. Jung, Y. F. Yan, S. H. Lee, A. C. Dillon, Chemphyschem 2010, 11, 2124-2130.
34. a) E. Memarzadeh Lotfabad, P. Kalisvaart, K. Cui, A. Kohandehghan, M. Kupsta, B. Olsen, D. Mitlin, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 13646-13657
35. b) E. M. Lotfabad, P. Kalisvaart, A. Kohandehghan, K. Cui, M. Kupsta, B. Farbod, D. Mitlin, J Mater Chem A 2014
36. c) A. Kohandehghan, P. Kalisvaart, K. Cui, M. Kupsta, E. Memarzadeh, D. Mitlin, J. Mater. Chem.A 2013, 1, 12850-12861.
37. X. Han, Y. Liu, Z. Jia, Y.-C. Chen, J. Wan, N. Weadock, K. J. Gaskell, T. Li, L. Hu, Nano Lett 2013, 14, 139-147.
38. a) H. C. M. Knoops, M. E. Donders, M. C. M. van de Sanden, P. H. L. Notten, W. M. M. Kessels, J. Vac. Sci. Technol. A 2012, 30, 010801-1∼010801- 10
39. b) C. Marichy, M. Bechelany, N. Pinna, Adv. Mater. 2012, 24, 1017-1032
40. c) X. Meng, X.-Q. Yang, X. Sun, Adva Mater. 2012, 24, 3589-3615
41. d) J. Zhao, Y. Wang, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 11867-11876.
42. a) D. S. O. Renault, D. Rouchon, P. Holliger, A.-M. Papon, D. Blin, S. Marthon, Thin Solid Films 2003, 428
43. b) A. Dieguez, A. Romano-Rodriguez, A. Vila, J. R. Morante, J. Appl. Phys. 2001, 90, 1550-1557
44. c) J. F. Scott, J. Chem. Phys. 1970, 53, 852-853.
45. a) F. Tuinstra, J. L. Koenig, J. Chem. Phys. 1970, 53, 1126-1130
46. b) A. C. Ferrari, J. C. Meyer, V. Scardaci, C. Casiraghi, M. Lazzeri, F. Mauri, S. Piscanec, D. Jiang, K. S. Novoselov, S. Roth, A. K. Geim, Phys. Rev. Lett. 2006, 97. 187401-1∼187401-4.
47. S. Stankovich, D. A. Dikin, R. D. Piner, K. A. Kohlhaas, A. Kleinhammes, Y. Jia, Y. Wu, S. T. Nguyen, R. S. Ruoff, Carbon 2007, 45, 1558-1565.
48. J. I. Paredes, S. Villar-Rodil, P. Solís-Fernández, A. Martínez-Alonso, J. M. Tascõn, Langmuir 2009, 25, 5957-5968.
49. a) S. Park, J. An, R. D. Piner, I. Jung, D. Yang, A. Velamakanni, S. T. Nguyen, R. S. Ruoff, Chem. Mater. 2008, 20, 6592-6594
50. b) W. F. Chen, L. F. Yan, P. R. Bangal, Carbon 2010, 48, 1146-1152.
51. JEOL, "Energy table for EDS analysis" accessed from internet at http://www.unamur.be/services/microscopie/sme-documents/Energy-20table-20for- 20EDS-20analysis-1.pdf on 20/11/2013.
52. a) L. Wang, Y. Yu, P. C. Chen, D. W. Zhang, C. H. Chen, J. Power Sources 2008, 183, 717-723
53. b) P. C. Lian, X. F. Zhu, S. Z. Liang, Z. Li, W. S. Yang, H. H. Wang, Electrochim. Acta 2011, 56, 4532-4539
54. c) X. Zhou, L. J. Wan, Y. G. Guo, Adv. Mater. 2013, 25, 2152-2157.
55. X. W. Lou, J. S. Chen, P. Chen, L. A. Archer, Chem. Mater. 2009, 21, 2868-2874.
56. J. S. Gnanaraj, M. D. Levi, E. Levi, G. Salitra, D. Aurbach, J. E. Fischer, A. Claye, J. Electrochem. Soc 2001, 148, A525-A536.
57. L. Taberna, S. Mitra, P. Poizot, P. Simon, J. M. Tarascon, Nat. Mater. 2006, 5, 567-573.
58. Y.-J. Chen, C.-L. Zhu, X.-Y. Xue, X.-L. Shi, M.-S. Cao, Appl. Phys. Lett. 2008, 92, -.
59. L. A. Riley, S. Van Ana, A. S. Cavanagh, Y. F. Yan, S. M. George, P. Liu, A. C. Dillon, S. H. Lee, J. Power Sources 2011, 196, 3317-3324.
60. M. D. Levi, D. Aurbach, J. Mater. Chem. B 1997, 101, 4630-4640.
61. a) E. Warburg, Ann. Phys. 1901, 311, 125-135
62. b) Q. Zhuang, J. Xu, X. Fan, Q. Dong, Y. Jiang, L. Huang, S. Sun, Chin. Sci. Bull. 2007, 52, 1187-1195.
63. W. K. Kim, D. W. Han, W. H. Ryu, S. J. Lim, H. S. Kwon, Electrochim Acta 2012, 71, 17-21.
64. M. H. Cho, Y. S. Roh, C. N. Whang, K. Jeong, S. W. Nahm, D. H. Ko, J. H. Lee, N. I. Lee, K. Fujihara, Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 472-474.
65. J. W. B. O. Cho, C. P. Chang, J. Appl. Phys. 2002, 92, 4238.
66. a) L. J. Cote, F. Kim, J. X. Huang, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1043-1049
67. b) W. S. Hummers, R. E. Offeman, J. Am. Chem. Soc. 1958, 80, 1339-1339
68. c) N. I. Kovtyukhova, P. J. Ollivier, B. R. Martin, T. E. Mallouk, S. A. Chizhik, E. V. Buzaneva, A. D. Gorchinskiy, Chem. Mater. 1999, 11, 771-778.