Array geometry dictates electrochemical performance of Ge nanowire lithium ion battery anodes

Journal of Materials Chemistry A

Volumn 2, Issue 39, 2014, Pages 16770-16785

  Farbod, Behdokht ^a,b   Cui, Kai ^b   Kupsta, Martin ^b   Kalisvaart, W Peter ^a,b   Memarzadeh, Elmira ^a,b   Kohandehghan, Alireza ^a,b   Zahiri, Beniamin ^a,b   Mitlin, David ^a,b,c  

^a UNIVERSITY OF ALBERTA   (Canada)

^b NATIONAL RESEARCH COUNCIL CANADA   (Canada)

^c CLARKSON UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ARRAY GEOMETRIES; ELECTROCHEMICAL PERFORMANCE; LITHIUM-ION BATTERY ANODES;

EID: 84907714622     PISSN: 20507488     EISSN: 20507496     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4ta03805c     Document Type: Article

References (117)

1. B. Dunn H. Kamath J. M. Tarascon Science 2011 334 928 935
2. J. M. Tarascon M. Armand Nature 2001 414 359 367
3. P. V. Braun J. Cho J. H. Pikul W. P. King H. G. Zhang Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2012 16 186 198
4. N. Ding J. Xu Y. X. Yao G. Wegner X. Fang C. H. Chen I. Lieberwirth Solid State Ionics 2009 180 222 225
5. K. H. Seng M.-h. Park Z. P. Guo H. K. Liu J. Cho Nano Lett. 2013 13 1230 1236
6. M. I. Bodnarchuk K. V. Kravchyk F. Krumeich S. Wang M. V. Kovalenko ACS Nano 2014 8 2360 2368
7. B. Liu A. Abouimrane M. Balasubramanian Y. Ren K. Amine J. Phys. Chem. C 2014 118 3960 3967
8. A. M. Chockla K. C. Klavetter C. B. Mullins B. A. Korgel ACS Appl. Mater. Interfaces 2012 4 4658 4664
9. C. S. Fuller J. C. Severiens Phys. Rev. 1954 96 21 24
10. D. J. Xue S. Xin Y. Yan K. C. Jiang Y. X. Yin Y. G. Guo L. J. Wan J. Am. Chem. Soc. 2012 134 2512 2515
11. S. Yoon C. M. Park H. J. Sohn Electrochem. Solid-State Lett. 2008 11 A42 A45
12. Y. J. Cho H. S. Im H. S. Kim Y. Myung S. H. Back Y. R. Lim C. S. Jung D. M. Jang J. Park E. H. Cha W. Il Cho F. Shojaei H. S. Kang ACS Nano 2013 7 9075 9084
13. Y. Yu C. Yue S. Sun W. Lin H. Su B. Xu J. Li S. Wu J. Li J. Kang ACS Appl. Mater. Interfaces 2014 6 8 5884 5890
14. C. K. Chan H. L. Peng G. Liu K. McIlwrath X. F. Zhang R. A. Huggins Y. Cui Nat. Nanotechnol. 2008 3 31 35
15. A. H. Whitehead K. Edstrom N. Rao J. R. Owen J. Power Sources 1996 63 41 45
16. L. Baggetto E. J. M. Hensen P. H. L. Notten Electrochim. Acta 2010 55 7074 7079
17. B. Laforge L. Levan-Jodin R. Salot A. Billard J. Electrochem. Soc. 2008 155 A181 A188
18. J. Graetz C. C. Ahn R. Yazami B. Fultz J. Electrochem. Soc. 2004 151 A698 A702
19. N. G. Rudawski B. L. Darby B. R. Yates K. S. Jones R. G. Elliman A. A. Volinsky Appl. Phys. Lett. 2012 100 083111
20. P. R. Abel A. M. Chockla Y.-M. Lin V. C. Holmberg J. T. Harris B. A. Korgel A. Heller C. B. Mullins ACS Nano 2013 7 2249 2257
21. X. Liu J. Zhao J. Hao B.-L. Su Y. Li J. Mater. Chem. A 2013 1 15076 15081
22. Y. Hwa C. M. Park S. Yoon H. J. Sohn Electrochim. Acta 2010 55 3324 3329
23. R. A. DiLeo S. Frisco M. J. Ganter R. E. Rogers R. P. Raffaelle B. J. Landi J. Phys. Chem. C 2011 115 22609 22614
24. L. C. Yang Q. S. Gao L. Li Y. Tang Y. P. Wu Electrochem. Commun. 2010 12 418 421
25. Y. Son M. Park J. S. Lee J. H. Jang Y. Kim J. Cho Nano Lett. 2014 14 1005 1010
26. T. Song Y. Jeon M. Samal H. Han H. Park J. Ha D. K. Yi J.-M. Choi H. Chang Y.-M. Choi U. Paik Energy Environ. Sci. 2012 5 9028 9033
27. W. Li Z. Yang J. Cheng X. Zhong L. Gu Y. Yu Nanoscale 2014 6 4532
28. W. Li J. Zheng T. Chen T. Wang X. Wang X. Li Chem. Commun. 2014 50 2052 2054
29. C. Zhong J.-Z. Wang X.-W. Gao D. Wexler H.-K. Liu J. Mater. Chem. A 2013 1 10798 10804
30. J.-G. Ren Q.-H. Wu H. Tang G. Hong W. Zhang S.-T. Lee J. Mater. Chem. A 2013 1 1821
31. M. H. Park Y. Cho K. Kim J. Kim M. L. Liu J. Cho Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 9647 9650
32. S. Fan L. Y. Lim Y. Y. Tay S. S. Pramana X. Rui M. K. Samani Q. Yan B. K. Tay M. F. Toney H. H. Hng J. Mater. Chem. A 2013 1 14577 14585
33. Y. J. Cho C. H. Kim H. S. Im Y. Myung H. S. Kim S. H. Back Y. R. Lim C. S. Jung D. M. Jang J. Park S. H. Lim E. H. Cha K. Y. Bae M. S. Song W. Il Cho Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 15 11691 11695
34. T. Song H. Cheng K. Town K. Park R. W. Black S. Lee W. Park Y. Huang J. A. Rogers L. F. Nazar U. Paik Adv. Funct. Mater. 2014 24 1458 1464
35. T. Kennedy E. Mullane H. Geaney M. Osiak C. O'Dwyer K. M. Ryan Nano Lett. 2014 14 716 723
36. C. Wang J. Ju Y. Yang Y. Tang J. Lin Z. Shi R. P. S. Han F. Huang J. Mater. Chem. A 2013 1 8897 8902
37. D. D. Vaughn R. E. Schaak Chem. Soc. Rev. 2013 42 2861 2879
38. L. P. Tan Z. Y. Lu H. T. Tan J. X. Zhu X. H. Rui Q. Y. Yan H. H. Hng J. Power Sources 2012 206 253 258
39. M. H. Seo M. Park K. T. Lee K. Kim J. Kim J. Cho Energy Environ. Sci. 2011 4 425 428
40. C. K. Chan X. F. Zhang Y. Cui Nano Lett. 2008 8 307 309
41. F. W. Yuan H. J. Yang H. Y. Tuan ACS Nano 2012 6 9932 9942
42. A. M. Chockla M. G. Panthani V. C. Holmberg C. M. Hessel D. K. Reid T. D. Bogart J. T. Harris C. B. Mullins B. A. Korgel J. Phys. Chem. C 2012 116 11917 11923
43. Y. Liu S. Zhang T. Zhu ChemElectroChem 2014 1 817
44. B. A. Korgel J. Phys. Chem. Lett. 2014 5 749 750
45. W. J. Zhang J. Power Sources 2011 196 13 24
46. D. Aurbach B. Markovsky G. Salitra E. Markevich Y. Talyossef M. Koltypin L. Nazar B. Ellis D. Kovacheva J. Power Sources 2007 165 491 499
47. Y. Matsumura S. Wang J. Mondori J. Electrochem. Soc. 1995 142 2914 2918
48. A. Kohandehghan P. Kalisvaart M. Kupsta B. Zahiri B. S. Amirkhiz Z. P. Li E. L. Memarzadeh L. A. Bendersky D. Mitlin J. Mater. Chem. A 2013 1 1600 1612
49. H. Wu G. Chan J. W. Choi I. Ryu Y. Yao M. T. McDowell S. W. Lee A. Jackson Y. Yang L. B. Hu Y. Cui Nat. Nanotechnol. 2012 7 309 314
50. B. R. Long J. L. Goldman R. G. Nuzzo A. A. Gewirth J. Solid State Electrochem. 2013 17 3015 3020
51. Y. Liu X. H. Liu B.-M. Nguyen J. Yoo J. P. Sullivan S. T. Picraux J. Y. Huang S. A. Dayeh Nano Lett. 2013 13 4876 4883
52. X. H. Liu Y. Liu A. Kushima S. L. Zhang T. Zhu J. Li J. Y. Huang Adv. Energy Mater. 2012 2 722 741
53. X. H. Liu J. Y. Huang Energy Environ. Sci. 2011 4 3844 3860
54. X. H. Liu H. Zheng L. Zhong S. Huan K. Karki L. Q. Zhang Y. Liu A. Kushima W. T. Liang J. W. Wang J. H. Cho E. Epstein S. A. Dayeh S. T. Picraux T. Zhu J. Li J. P. Sullivan J. Cumings C. S. Wang S. X. Mao Z. Z. Ye S. L. Zhang J. Y. Huang Nano Lett. 2011 11 3312 3318
55. S. H. Woo S. J. Choi J. H. Park W. S. Yoon S. W. Hwang D. Whang J. Electrochem. Soc. 2013 160 A112 A116
56. Y. Yao M. T. McDowell I. Ryu H. Wu N. A. Liu L. B. Hu W. D. Nix Y. Cui Nano Lett. 2011 11 2949 2954
57. N. S. Choi Y. Yao Y. Cui J. Cho J. Mater. Chem. 2011 21 9825 9840
58. X. H. Liu S. Huang S. T. Picraux J. Li T. Zhu J. Y. Huang Nano Lett. 2011 11 3991 3997
59. J. H. Cho S. T. Picraux Nano Lett. 2013 13 5740 5747
60. H. Adhikari A. F. Marshall C. E. D. Chidsey P. C. McIntyre Nano Lett. 2006 6 318 323
61. A. Rath J. K. Dash R. R. Juluri A. Ghosh T. Grieb M. Schowalter F. F. Krause K. Muller A. Rosenauer P. V. Satyam CrystEngComm 2014 16 2486 2490
62. J. L. Taraci T. Clement J. W. Dailey J. Drucker S. T. Picraux Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B 2006 242 205 208
63. H. Adhikari P. C. McIntyre A. F. Marshall C. E. D. Chidsey J. Appl. Phys. 2007 102 094311
64. M. Simanullang K. Usami T. Kodera K. Uchida S. Oda Jpn. J. Appl. Phys. 2011 50 105002
65. Y. Sierra-Sastre S. A. Dayeh S. T. Picraux C. A. Batt ACS Nano 2010 4 1209 1217
66. M. E. Stournara X. Xiao Y. Qi P. Johari P. Lu B. W. Sheldon Nano Lett. 2013 13 4759 4768
67. D. Santhanagopalan D. Qian T. McGilvray Z. Y. Wang F. Wang F. Camino J. Graetz N. Dudney Y. S. Meng J. Phys. Chem. Lett. 2014 5 298
68. J.-T. Li J. Swiatowska A. Seyeux L. Huang V. Maurice S.-G. Sun P. Marcus J. Power Sources 2010 195 8251
69. J.-T. Li J. Swiatowska V. Maurice A. Seyeux L. Huang S.-G. Sun P. Marcus J. Phys. Chem. C 2011 115 7012
70. B. Farbod C. Kai W. P. Kalisvaart M. Kupsta B. Zahiri A. Kohandehghan E. Memarzadeh Z. Li E. J. Luber D. Mitlin ACS Nano 2014 8 4415 4429
71. H. Adhikari A. F. Marshall I. A. Goldthorpe C. E. D. Chidsey P. C. McIntyre ACS Nano 2007 1 415 422
72. L. Zhang C. M. B. Holt E. Luber B. C. Olsen H. Wang M. Danaie X. Cui X. Tan V. Lui W. P. Kalisvaart D. Mitlin J. Phys. Chem. C 2011 115 24381 24393
73. C. O'Regan S. Biswas N. Petkov J. D. Holmes J. Mater. Chem. C 2014 2 14 33
74. C. Renard R. Boukhicha C. Gardes F. Fossard V. Yam L. Vincent D. Bouchier S. Hajjar J. L. Bubendorff G. Garreau C. Pirri Thin Solid Films 2012 520 3314 3318
75. T. I. Kamins X. Li R. S. Williams Nano Lett. 2004 4 503 506
76. S. Kodambaka J. Tersoff M. C. Reuter F. M. Ross Science 2007 316 729 732
77. C. B. Li K. Usami H. Mizuta S. Oda J. Appl. Phys. 2009 106 046102
78. J. B. Hannon S. Kodambaka F. M. Ross R. M. Tromp Nature 2006 440 69 71
79. J. H. Kim S. R. Moon Y. Kim Z. G. Chen J. Zou D. Y. Choi H. J. Joyce Q. Gao H. H. Tan C. Jagadish Nanotechnology 2012 23 115603
80. L. Baggetto P. H. L. Notten J. Electrochem. Soc. 2009 156 A169 A175
81. J. Z. Wang N. Du H. Zhang J. X. Yu D. R. Yang J. Mater. Chem. 2012 22 1511 1515
82. E. L. Memarzadeh W. P. Kalisvaart A. Kohandehghan B. Zahiri C. M. B. Holt D. Mitlin J. Mater. Chem. 2012 22 6655 6668
83. P. K. E. L. Memarzadeh K. Cui A. Kohandehghan M. Kupsta B. Olsen D. Mitlin Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 13646
84. A. Mukhopadhyay B. W. Sheldon Prog. Mater. Sci. 2014 63 58 116
85. X. Su Q. L. Wu J. C. Li X. C. Xiao A. Lott W. Q. Lu B. W. Sheldon J. Wu Adv. Energy Mater. 2014 4 1300882
86. X. H. Liu L. Zhong S. Huang S. X. Mao T. Zhu J. Y. Huang ACS Nano 2012 6 1522 1531
87. H. Kim M. Seo M. H. Park J. Cho Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 2146 2149
88. M. T. McDowell S. W. Lee J. T. Harris B. A. Korgel C. M. Wang W. D. Nix Y. Cui Nano Lett. 2013 13 758 764
89. I. Ryu J. W. Choi Y. Cui W. D. Nix J. Mech. Phys. Solids 2011 59 1717 1730
90. S. W. Lee M. T. McDowell L. A. Berla W. D. Nix Y. Cui Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 4080 4085
91. X. Xiao P. Liu M. W. Verbrugge H. Haftbaradaran H. Gao J. Power Sources 2011 196 1409 1416
92. S. K. Soni B. W. Sheldon X. C. Xiao A. Tokranov Scr. Mater. 2011 64 307 310
93. H. Haftbaradaran X. C. Xiao M. W. Verbrugge H. J. Gao J. Power Sources 2012 206 357 366
94. H. Haftbaradaran H. J. Gao Appl. Phys. Lett. 2012 100 121907
95. H. Haftbaradaran X. C. Xiao H. J. Gao Modell. Simul. Mater. Sci. Eng. 2013 21 074008
96. W. Liang H. Yang F. Fan Y. Liu X. H. Liu J. Y. Huang T. Zhu S. Zhang ACS Nano 2013 7 3427 3433
97. E. M. Lotfabad P. Kalisvaart A. Kohandehghan K. Cui M. Kupsta B. Farbod D. Mitlin J. Mater. Chem. A 2014 2 2504 2516
98. A. Kohandehghan P. Kalisvaart K. Cui M. Kupsta E. Memarzadeh D. Mitlin J. Mater. Chem. A 2013 1 12850 12861
99. C. M. Hwang J. W. Park Thin Solid Films 2010 518 6590 6597
100. S. T. Boles A. Sedlmayr O. Kraft R. Monig Appl. Phys. Lett. 2012 100 243901
101. T. T. Fister J. L. Goldman B. R. Long R. G. Nuzzo A. A. Gewirth P. A. Fenter Appl. Phys. Lett. 2013 102 131903
102. S. P. V. Nadimpalli V. A. Sethuraman S. Dalavi B. Lucht M. J. Chon V. B. Shenoy P. R. Guduru J. Power Sources 2012 215 145 151
103. R. Deshpande Y. T. Cheng M. W. Verbrugge J. Power Sources 2010 195 5081 5088
104. M. D. Levi D. Aurbach J. Phys. Chem. B 1997 101 4630 4640
105. V. Etacheri U. Geiger Y. Gofer G. A. Roberts I. C. Stefan R. Fasching D. Aurbach Langmuir 2012 28 6175 6184
106. E. Pollak G. Salitra V. Baranchugov D. Aurbach J. Phys. Chem. C 2007 111 11437 11444
107. K. Xu Chem. Rev. 2004 104 4303 4417
108. J. C. Guo A. Sun X. L. Chen C. S. Wang A. Manivannan Electrochim. Acta 2011 56 3981 3987
109. N. Ding J. Xu Y. X. Yao G. Wegner I. Lieberwirth C. H. Chen J. Power Sources 2009 192 644 651
110. B. Philippe R. Dedryvère M. Gorgoi H. Rensmo D. Gonbeau K. Edström Chem. Mater. 2013 25 394 404
111. D. Aurbach B. Markovsky M. D. Levi E. Levi A. Schechter M. Moshkovich Y. Cohen J. Power Sources 1999 81 95 111
112. K. W. Schroder H. Celio L. J. Webb K. J. Stevenson J. Phys. Chem. C 2012 116 19737 19747
113. D. Aurbach E. Zinigrad Y. Cohen H. Teller Solid State Ionics 2002 148 405 416
114. M. E. Stournara P. R. Guduru V. B. Shenoy J. Power Sources 2012 208 165 169
115. V. B. Shenoy P. Johari Y. Qi J. Power Sources 2010 195 6825 6830
116. I.-S. Hwang J.-C. Kim S.-D. Seo S. Lee J.-H. Lee D.-W. Kim Chem. Commun. 2012 48 7061 7063
117. M.-H. Park Y. H. Cho K. Kim J. Kim M. Liu J. Cho Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 9647 9650