Nature of Li2O2 oxidation in a Li-O2 battery revealed by operando X-ray diffraction

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 46, 2014, Pages 16335-16344

  Ganapathy, Swapna ^a   Adams, Brian D ^b   Stenou, Georgiana ^a   Anastasaki, Maria S ^a   Goubitz, Kees ^a   Miao, Xue Fei ^a   Nazar, Linda F ^b   Wagemaker, Marnix ^a  

^a DELFT UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Netherlands)

^b UNIVERSITY OF WATERLOO   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CRYSTALLITES; ELECTRIC BATTERIES; LITHIUM BATTERIES; OXIDATION; OXYGEN; PEROXIDES; PLATELETS; SECONDARY BATTERIES; X RAY DIFFRACTION;

ANISOTROPIC BROADENING; CRYSTALLITE SHAPES; DISCHARGE MECHANISMS; FIRST PRINCIPLE CALCULATIONS; FUNDAMENTAL RESEARCH; INTERLAYER POSITION; LITHIUM PEROXIDES; OXYGEN EVOLUTION REACTION;

LITHIUM;

LITHIUM; OXYGEN; PEROXIDE;

ARTICLE; CALCULATION; CONTROLLED STUDY; ELECTRIC BATTERY; ELECTRODE; ENERGY; MASS SPECTROMETRY; OXIDATION; OXYGEN EVOLUTION; THROMBOCYTE; X RAY DIFFRACTION;

EID: 84912570291     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja508794r     Document Type: Article

References (51)

1. Abraham, K. M.; Jiang, Z. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 1
2. Peng, Z.; Freunberger, S. A.; Chen, Y.; Bruce, P. G. Science 2012, 337, 563
3. Bruce, P. G.; Freunberger, S. A.; Hardwick, L. J.; Tarascon, J. M. Nat. Mater. 2012, 11, 19
4. Black, R.; Adams, B.; Nazar, L. F. Adv. Energy Mater. 2012, 2, 801
5. Christensen, J.; Albertus, P.; Sanchez-Carrera, R. S.; Lohmann, T.; Kozinsky, B.; Liedtke, R.; Ahmed, J.; Kojic, A. J. Electrochem. Soc. 2012, 159, R1
6. Garcia-Araez, N.; Novák, P. J. Solid State Electrochem. 2013, 17, 1793
7. Lu, Y. C.; Gallant, B. M.; Kwabi, D. G.; Harding, J. R.; Mitchell, R. R.; Whittingham, M. S.; Shao-Horn, Y. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 750
8. Lee, J. H.; Black, R.; Popov, G.; Pomerantseva, E.; Nan, F.; Botton, G. A.; Nazar, L. F. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9558
9. McCloskey, B. D.; Bethune, D. S.; Shelby, R. M.; Girishkumar, G.; Luntz, A. C. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 1161
10. McCloskey, B. D.; Scheffler, R.; Speidel, A.; Girishkumar, G.; Luntz, A. C. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 23897
11. McCloskey, B. D.; Speidel, A.; Scheffler, R.; Miller, D. C.; Viswanathan, V.; Hummelshøj, J. S.; Nørskov, J. K.; Luntz, A. C. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 997
12. Gowda, S. R.; Brunet, A.; Wallraff, G. M.; McCloskey, B. D. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 276
13. Laoire, C. O.; Mukerjee, S.; Abraham, K. M.; Plichta, E. J.; Hendrickson, M. A. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 9178
14. Adams, B. D.; Radtke, C.; Black, R.; Trudeau, M. L.; Zaghib, K.; Nazar, L. F. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1772
15. Gallant, B. M.; Kwabi, D. G.; Mitchell, R. R.; Zhou, J.; Thompson, C. V.; Shao-Horn, Y. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2518
16. Yang, J.; Zhai, D.; Wang, H. H.; Lau, K. C.; Schlueter, J. A.; Du, P.; Myers, D. J.; Sun, Y. K.; Curtiss, L. A.; Amine, K. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 3764
17. Zhai, D.; Wang, H. H.; Yang, J.; Lau, K. C.; Li, K.; Amine, K.; Curtiss, L. A. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 15364
18. Kang, S.; Mo, Y.; Ong, S. P.; Ceder, G. Chem. Mater. 2013, 25, 3328
19. Radin, M. D.; Siegel, D. J. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2370
20. Lu, J.; Lei, Y.; Lau, K. C.; Luo, X.; Du, P.; Wen, J.; Assary, R. S.; Das, U.; Miller, D. J.; Elam, J. W.; Albishri, H. M.; El-Hady, D. A.; Sun, Y.-K.; Curtiss, L. A.; Amine, K. Nat. Commun. 2013, 4, 2383
21. Garsuch, R. R.; Le, D. B.; Garsuch, A.; Li, J.; Wang, S.; Farooq, A.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 2008, 155, A721
22. Larson, A. C.; Von Dreele, R. B. General Structure Analysis System (GSAS); Los Alamos National Laboratory: Los Alamos, NM, 2004.
23. Heyd, J.; Scuseria, G. E.; Ernzerhof, M. J. Chem. Phys. 2003, 118, 8207
24. Heyd, J.; Scuseria, G. E.; Ernzerhof, M. J. Chem. Phys. 2006, 124, 219906
25. Kresse, G.; Furthmuller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15
26. Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758
27. Ong, S. P.; Mo, Y.; Ceder, G. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012, 85, 081105
28. Gallant, B. M.; Mitchell, R. R.; Kwabi, D. G.; Zhou, J.; Zuin, L.; Thompson, C. V.; Shao-Horn, Y. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 20800
29. Horstmann, B.; Gallant, B.; Mitchell, R.; Bessler, W. G.; Shao-Horn, Y.; Bazant, M. Z. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 4217
30. Mitchell, R. R.; Gallant, B. M.; Shao-Horn, Y.; Thompson, C. V. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 1060
31. Rodríguez-Carvajal, J. Phys. B (Amsterdam, Neth.) 1993, 192, 55
32. Roisnel, T.; Rodríguez-Carvajal, J. Proceedings of the Seventh European Powder Diffraction Conference, Barcelona, Spain, May 20-23, 2000; Delhez, R.; Mittemeijer, E. J., Eds.; Scitec Publications: Zurich, Switzerland, 2001; p 118.
33. Stephens, P. W. J. Appl. Crystallogr. 1999, 32, 281
34. Black, R.; Oh, S. H.; Lee, J. H.; Yim, T.; Adams, B.; Nazar, L. F. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2902
35. Mitchell, R. R.; Gallant, B. M.; Thompson, C. V.; Shao-Horn, Y. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2952
36. Popa, N. C. J. Appl. Crystallogr. 1998, 31, 176
37. Lim, H.; Yilmaz, E.; Byon, H. R. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 3210
38. Hummelshøj, J. S.; Blomqvist, J.; Datta, S.; Vegge, T.; Rossmeisl, J.; Thygesen, K. S.; Luntz, A. C.; Jacobsen, K. W.; Nørskov, J. K. J. Chem. Phys. 2010, 132
39. Black, R.; Lee, J. H.; Adams, B.; Mims, C. A.; Nazar, L. F. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 392
40. Tian, F.; Radin, M. D.; Siegel, D. J. Chem. Mater. 2014, 26, 2952
41. Hohenberg, P.; Kohn, W. Phys. Rev. 1964, 136, B864
42. Varley, J. B.; Viswanathan, V.; Nørskov, J. K.; Luntz, A. C. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 720
43. Diehm, P. M.; ágoston, P.; Albe, K. ChemPhysChem 2012, 13, 2443
44. Xu, J.; Harmer, J.; Li, G.; Chapman, T.; Collier, P.; Longworth, S.; Tsang, S. C. Chem. Commun. 2010, 46, 1887
45. Meini, S.; Solchenbach, S.; Piana, M.; Gasteiger, H. A. J. Electrochem. Soc. 2014, 161, A1306
46. Meini, S.; Tsiouvaras, N.; Schwenke, K. U.; Piana, M.; Beyer, H.; Lange, L.; Gasteiger, H. A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 11478
47. McCloskey, B. D.; Valery, A.; Luntz, A. C.; Gowda, S. R.; Wallraff, G. M.; Garcia, J. M.; Mori, T.; Krupp, L. E. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 2989
48. Adams, B. D.; Black, R.; Williams, Z.; Fernandes, R.; Cuisinier, M.; Jaemstorp Berg, E.; Novak, P.; Murphy, G. K.; Nazar, L. F. Adv. Energy Mater. 2014, 10.1002/aenm.201400867
49. Freunberger, S. A.; Chen, Y.; Peng, Z.; Griffin, J. M.; Hardwick, L. J.; Bardé, F.; Novák, P.; Bruce, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 8040
50. Xu, W.; Viswanathan, V. V.; Wang, D.; Towne, S. A.; Xiao, J.; Nie, Z.; Hu, D.; Zhang, J. G. J. Power Sources 2011, 196, 3894
51. Beyer, H.; Meini, S.; Tsiouvaras, N.; Piana, M.; Gasteiger, H. A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 11025