Short-range Li diffusion vs. long-range ionic conduction in nanocrystalline lithium peroxide Li2O2 - The discharge product in lithium-air batteries

Energy and Environmental Science

Volumn 7, Issue 8, 2014, Pages 2739-2752

  Dunst, A ^a   Epp, V ^a,b   Hanzu, I ^a,b   Freunberger, S A ^a   Wilkening, M ^a,b  

^a GRAZ UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Austria)

^b GRAZ UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Austria)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACTIVATION ENERGY; BALL MILLING; CARRIER TRANSPORT; CRYSTALLITE SIZE; DEFECTS; IONIC CONDUCTION; LITHIUM; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; OXIDATION; PEROXIDES; X RAY DIFFRACTION;

ELECTRONIC CONTRIBUTIONS; HIGH-ENERGY BALL MILLING; INCREASING TEMPERATURES; IONIC TRANSPORT PROPERTIES; LI NMR SPECTROSCOPIES; LITHIUM-AIR BATTERY; MECHANICAL TREATMENTS; TEMPERATURE VARIABLES;

LITHIUM BATTERIES;

EID: 84904541116     PISSN: 17545692     EISSN: 17545706     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4ee00496e     Document Type: Article

References (105)

1. S. H. Oh R. Black E. Pomerantseva J.-H. Lee L. F. Nazar Nat. Chem. 2012 4 1004
2. K. M. Abraham Z. Jiang J. Electrochem. Soc. 1996 1 143
3. Y.-C. Lu B. M. Gallant D. G. Kwabi J. R. Harding R. R. Mitchell M. S. Whittingham Y. Shao-Horn Energy Environ. Sci. 2013 6 750
4. F. Li H. Kitaura H. Zhou Energy Environ. Sci. 2013 6 2302
5. B. D. Adams C. Radtke R. Black M. L. Trudeau K. Zaghib L. F. Nazar Energy Environ. Sci. 2013 6 1772
6. B. Scrosati J. Hassoun Y.-K. Sun Energy Environ. Sci. 2011 4 3287
7. P. G. Bruce S. A. Freunberger L. J. Hardwick J.-M. Tarascon Nat. Mater. 2012 11 19
8. M. M. Thackeray C. Wolverton E. D. Isaacs Energy Environ. Sci. 2012 5 7854
9. J. Read J. Electrochem. Soc. 2002 149 A1190
10. T. Ogasawara A. Débart M. Holzapfel P. Novák P. G. Bruce J. Am. Chem. Soc. 2006 128 1390
11. L. Zhong R. R. Mitchell Y. Liu B. M. Gallant C. V. Thompson J. Y. Huang S. X. Mao Y. Shao-Horn Nano Lett. 2013 13 2209
12. G. Girishkumar B. McCloskey A. C. Luntz S. Swanson W. Wilcke J. Phys. Chem. Lett. 2010 1 2193
13. S. A. Freunberger Y. Chen Z. Peng J. M. Griffin L. J. Hardwick F. Bardé P. Novák P. G. Bruce J. Am. Chem. Soc. 2011 133 8040
14. F. Mizuno S. Nakanishi Y. Kotani S. Yokoishi H. Iba Electrochemistry 2010 78 403
15. B. D. McCloskey D. S. Bethune R. M. Shelby G. Girishkumar A. C. Luntz J. Phys. Chem. Lett. 2011 2 1161
16. W. Xu J. Hu M. H. Engelhard S. A. Towne J. S. Hardy J. Xiao J. Feng M. Y. Hu J. Zhang F. Ding et al. J. Power Sources 2012 215 240
17. M. M. Ottakam Thotiyl S. A. Freunberger Z. Peng P. G. Bruce J. Am. Chem. Soc. 2013 135 494
18. W. Xu K. Xu V. V. Viswanathan S. A. Towne J. S. Hardy J. Xiao Z. Nie D. Hu D. Wang J.-G. Zhang J. Power Sources 2011 196 9631
19. M. M. Ottakam Thotiyl S. A. Freunberger Z. Peng Y. Chen Z. Liu P. G. Bruce Nat. Mater. 2013 12 1050
20. S. A. Freunberger Y. Chen N. E. Drewett L. J. Hardwick F. Bardé P. G. Bruce Angew. Chem., Inter. Ed. 2011 50 8609
21. B. D. McCloskey A. Speidel R. Scheffler D. C. Miller V. Viswanathan J. S. Hummelshøj J. K. Nørskov A. C. Luntz J. Phys. Chem. Lett. 2012 3 997
22. J. S. Hummelshoj A. C. Luntz J. K. Norskov J. Phys. Chem. 2013 138 034703
23. V. Viswanathan K. S. Thygesen J. S. Hummelshhøj G. G. J. K. Nørskov J. Chem. Phys. 2011 135 214704
24. M. D. Radin D. J. Siegel Energy Environ. Sci. 2013 6 2370
25. S. Kang Y. Mo S. P. Ong G. Ceder Chem. Mater. 2013 25 3328
26. Y. Chen S. A. Freunberger Z. Peng O. Fontaine P. G. Bruce Nat. Chem. 2013 5 489
27. A. C. Luntz V. Viswanathan J. Voss J. B. Varley J. K. Nørskov R. Scheffler A. Speidel J. Phys. Chem. Lett. 2013 4 3494
28. R. R. Mitchel B. M. Gallant Y. Shao-Horn C. V. Thompson J. Phys. Chem. Lett. 2013 4 1060
29. Y.-C. Lu Y. Shao-Horn J. Phys. Chem. Lett. 2012 4 93
30. V. Timoshevskii Z. Feng K. H. Bevan J. Goodenough K. Zaghib Appl. Phys. Lett. 2013 103 073901
31. D. Zhai H.-H. Wang J. Yang K. C. Lau K. Li L. A. Curtiss K. Amine J. Am. Chem. Soc. 2013 135 15364
32. J. S. Hummelshøj J. Blomqvist S. Datta T. Vegge J. Rossmeisl K. S. Thygesen A. C. Luntz K. W. Jacobsen J. K. Nørskov J. Chem. Phys. 2010 132 071101
33. J. Chen J. S. Hummelshøj K. S. Thygesen J. S. G. Myrdal J. K. Nørskov T. Vegge Catal. Today 2011 165 2
34. S. P. Ong Y. Mo G. Ceder Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012 85 081105
35. M. D. Radin J. F. Rodriguez F. Tian D. J. Siegel J. Am. Chem. Soc. 2012 134 1093
36. F. Tian M. D. Radin D. J. Siegel Chem. Mater. 2014
37. O. Gerbig R. Merkle J. Maier Adv. Mater. 2013 25 3129
38. E. Fukushima and S. B. W. Roeder, Experimental Pulse NMR: A Nuts and Bolts Approach, Addison-Wesley Pub. Co., Advanced Book Program, Reading, Mass., 1981
39. P. Heitjans, A. Schirmer, and S. Indris, in Diffusion in Condensed Matter, ed., P. Heitjans, and, J. Kärger, Springer, 2005, ch. 9, p. 367
40. A. Kuhn S. Narayanan L. Spencer G. R. Goward V. Thangadurai M. Wilkening Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2011 83 94302
41. A. Kuhn J.-Y. Choi L. Robben F. Tietz M. Wilkening P. Heitjans Z. Phys. Chem. 2012 226 525
42. H. Buschmann J. Dölle S. Berendts A. Kuhn P. Bottke M. Wilkening P. Heitjans A. Senyshyn H. Ehrenberg A. Lotnyk et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 19378
43. D. Ailion C. P. Slichter Phys. Rev. Lett. 1964 12 168
44. C. P. Slichter D. Ailion Phys. Rev. 1964 135 A1099
45. D. C. Ailion C. P. Slichter Phys. Rev. 1965 137 A235
46. D. C. Look I. J. Lowe J. Chem. Phys. 1966 44 2995
47. T. J. Rowland F. Y. Fradin Phys. Rev. 1969 182 760
48. D. Wolf Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1974 10 2724
49. X.-P. Tang Y. Wu J. Magn. Reson. 1998 133 155
50. R. Böhmer J. Magn. Reson. 2000 147 78
51. F. Qi G. Diezemann H. Böhm J. Lambert R. Böhmer J. Magn. Reson. 2004 169 225
52. F. Qi T. Jörg R. Böhmer Solid State Nucl. Magn. Reson. 2002 22 484
53. M. Wilkening P. Heitjans Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2008 77 024311
54. J. Jeener P. Broekaert Phys. Rev. 1967 157 232
55. R. Böhmer K. Jeffrey M. Vogel Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 2007 50 87
56. P. Bottke D. Freude M. Wilkening J. Phys. Chem. C 2013 117 8114
57. L. S. Cahill R. Chapman J. Britten G. Goward J. Phys. Chem. B 2006 110 7171
58. Z. Xu J. Stebbins Science 1995 270 1332
59. C. Grey N. Dupré Chem. Rev. 2004 104 4493
60. J. Cabana N. Dupré G. Rousse C. P. Grey M. R. Palacin Solid State Ionics 2005 176 2205
61. S. Indris D. Bork P. Heitjans J. Mater. Synth. Process. 2000 8 245
62. K. Funke, C. Cramer and D. Wilmer, in Diffusion in Condensed Matter-Methods, Materials, Models, ed., P. Heitjans, and, J. Kärger, Springer, Berlin, 2nd edn, 2005, ch. 21, pp. 857-893
63. P. Heitjans M. Masoud A. Feldhoff M. Wilkening Faraday Discuss. 2007 134 67
64. B. Ruprecht M. Wilkening R. Uecker P. Heitjans Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 11974
65. B. Ruprecht H. Billetter U. Ruschewitz M. Wilkening J. Phys.: Condens. Matter 2010 22 245901
66. D. L. Sidebottom Rev. Mod. Phys. 2009 81 999
67. K. Funke Prog. Solid State Chem. 1993 22 111
68. A. Bunde, W. Dieterich, P. Maass and M. Meyer, in Diffusion in Condensed Matter-Methods, Materials, Models, ed., P. Heitjans, and, J. Kärger, Springer, Berlin, 2nd edn, 2005, ch. 20, pp. 813-856
69. J. T. S. Irvine D. C. Sinclair A. R. West Adv. Mater 1990 2 132
70. D. L. Sidebottom Phys. Rev. Lett. 1999 82 3653
71. B. Roling Solid State Ionics 1998 105 185
72. K. Ngai R. W. Rendell Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2000 61 9393
73. M. Leskes N. Drewett L. Hardwick P. Bruce G. Goward C. Grey Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 8560
74. M. Wilkening S. Indris P. Heitjans Phys. Chem. Chem. Phys. 2003 5 2225
75. N. Kamaya K. Homma Y. Yamakawa M. Hirayama R. Kanno M. Yonemura T. Kamiyama Y. Kato S. Hama K. Kawamoto et al. Nat. Mater. 2011 10 682
76. R. Murugan V. Thangadurai W. Weppner Angew. Chem., Int. Ed. 2007 46 7778
77. H.-J. Deiseroth S.-T. Kong H. Eckert J. Vannahme C. Reiner T. Zaiss M. Schlosser Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 755
78. R. Amin J. Maier P. Balaya D. P. Chen C. T. Lin Solid State Ionics 2008 179 1683
79. M. Wilkening V. Epp A. Feldhoff P. Heitjans J. Phys. Chem. C 2008 112 9291
80. M. Wilkening W. Iwaniak J. Heine V. Epp A. Kleinert M. Behrens G. Nuspl W. Bensch P. Heitjans Phys. Chem. Chem. Phys. 2007 9 6199
81. S. Narayanan V. Epp M. Wilkening V. Thangadurai RSC Adv. 2012 2 2553
82. J. Langer V. Epp P. Heitjans F. A. Mautner M. Wilkening Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2013 88 094304
83. V. Epp z. Gün H.-J. Deiseroth M. Wilkening J. Phys. Chem. Lett. 2013 4 2118
84. P. Heitjans M. Wilkening Mater. Res. Bull. 2009 34 915
85. S. Indris P. Heitjans J. Non-Cryst. Solids 2002 307 555
86. P. Heitjans, A. Schirmer and S. Indris, in Diffusion in Condensed Matter-Methods, Materials, Models, ed., P. Heitjans, and, J. Kärger, Springer, Berlin, 2nd edn, 2005b, ch. 9, pp. 369-415
87. M. Wilkening P. Heitjans ChemPhysChem 2012 13 53
88. F. Preishuber-Pflügl P. Bottke B. Bitschnau M. Wilkening Phys. Chem. Chem. Phys. 2014
89. D. Bork P. Heitjans J. Phys. Chem. B 1998 102 7303
90. D. Bork P. Heitjans J. Phys. Chem. B 2001 105 9162
91. M. Wilkening D. Bork S. Indris P. Heitjans Phys. Chem. Chem. Phys. 2002 4 3246
92. M. Masoud P. Heitjans Defect Diffus. Forum 2005 237-240 1016
93. X.-P. Tang R. Busch W. Johnson Y. Wu Phys. Rev. Lett. 1998 81 5358
94. X.-P. Tang U. Geyer R. Busch W. Johnson Y. Wu Nature 1999 402 160
95. R. Böhmer T. Jörg F. Qi A. Titze Chem. Phys. Lett. 2000 316 419
96. M. Wilkening W. Küchler P. Heitjans Phys. Rev. Lett. 2006 97 065901
97. M. Wilkening P. Heitjans J. Phys.: Condens. Matter 2006 18 9849
98. M. Wilkening C. Lyness A. R. Armstrong P. G. Bruce J. Phys. Chem. C 2009 113 4741
99. M. Wilkening J. Heine C. Lyness A. R. Armstrong P. G. Bruce Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2009 80 064302
100. H. Mehrer, Diffusion in Solids, Springer, Berlin, 2006
101. W. T. Geng B. L. He T. Ohno J. Phys. Chem. C 2013 117 25222
102. J. Maier Prog. Solid State Chem. 1995 23 171
103. J. Maier Nat. Mater. 2005 4 805
104. N. Sata K. Eberman K. Eberl J. Maier Nature 2000 408 946
105. W. Puin S. Rodewald R. Ramlau P. Heitjans J. Maier Solid State Ionics 2000 131 159