Insight into the atomic structure of high-voltage spinel Lini0.5mn1.5o4 cathode material in the first cycle

Chemistry of Materials

Volumn 27, Issue 1, 2015, Pages 292-303

  Lin, Mingxiang ^a   Ben, Liubin ^a   Sun, Yang ^a   Wang, Hao ^a   Yang, Zhenzhong ^a   Gu, Lin ^a   Yu, Xiqian ^b   Yang, Xiao Qing ^b   Zhao, Haofei ^a   Yu, Richeng ^a   Armand, Michel ^c   Huang, Xuejie ^a  

^a INSTITUTE OF PHYSICS   (China)

^b BROOKHAVEN NATIONAL LABORATORY   (United States)

^c CIC ENERGIGUNE   (Spain)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ATOMS; CATHODES; CHARGE TRANSFER; ELECTRIC VEHICLES; ELECTRODES; HYBRID VEHICLES; IONS; LITHIUM; LITHIUM ALLOYS; LITHIUM BATTERIES; LITHIUM COMPOUNDS; LITHIUM-ION BATTERIES; PLUG-IN HYBRID VEHICLES; SCANNING ELECTRON MICROSCOPY; TRANSITION METAL COMPOUNDS; TRANSITION METALS; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY;

ABERRATION-CORRECTED SCANNING TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPIES; CAPACITY DEGRADATION; COULOMBIC EFFICIENCY; ELECTRIC VEHICLES (EVS); ELECTROCHEMICAL PERFORMANCE; HIGH-VOLTAGE SPINELS; PERFORMANCE DEGRADATION; PLUG IN HYBRID ELECTRIC VEHICLES;

MANGANESE;

EID: 84921357629     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm503972a     Document Type: Article

References (74)

1. Tarascon, J. M.; Armand, M. Nature 2001, 414 (6861) 359-367
2. Armand, M.; Tarascon, J. M. Nature 2008, 451 (7179) 652-657
3. Manthiram, A.; Chemelewski, K.; Lee, E.-S. Energy Environ. Sci. 2014, 7 (4) 1339-1350
4. Linden, D.; Reddy, T. B. Handbook of Batteries, 3 rd Edition; McGraw-Hill: New York, 2001.
5. Yan, H. W.; Huang, X. J.; Chen, L. Q. J. Power Sources 1999, 81, 647-650
6. Yoon, T.; Park, S.; Mun, J.; Ryu, J. H.; Choi, W.; Kang, Y. S.; Park, J. H.; Oh, S. M. J. Power Sources 2012, 215, 312-316
7. Pieczonka, N. P. W.; Liu, Z. Y.; Lu, P.; Olson, K. L.; Moote, J.; Powell, B. R.; Kim, J. H. J. Phys. Chem. C 2013, 117 (31) 15947-15957
8. Lu, D.; Xu, M.; Zhou, L.; Garsuch, A.; Lucht, B. L. J. Electrochem. Soc. 2013, 160 (5) A3138-A3143
9. Choi, W.; Manthiram, A. J. Electrochem. Soc. 2006, 153 (9) A1760-A1764
10. Aurbach, D.; Markovsky, B.; Talyossef, Y.; Salitra, G.; Kim, H.-J.; Choi, S. J. Power Sources 2006, 162 (2) 780-789
11. Aurbach, D.; Markovsky, B.; Salitra, G.; Markevich, E.; Talyossef, Y.; Koltypin, M.; Nazar, L.; Ellis, B.; Kovacheva, D. J. Power Sources 2007, 165 (2) 491-499
12. Shaju, K. M.; Bruce, P. G. Dalton Trans. 2008, 40, 5471-5475
13. Xu, W.; Chen, X.; Ding, F.; Xiao, J.; Wang, D.; Pan, A.; Zheng, J.; Li, X. S.; Padmaperuma, A. B.; Zhang, J.-G. J. Power Sources 2012, 213, 304-316
14. Arora, P.; White, R. E.; Doyle, M. J. Electrochem. Soc. 1998, 145 (10) 3647-3667
15. Arora, P.; Doyle, M.; White, R. E. J. Electrochem. Soc. 1999, 146 (10) 3543-3553
16. Lu, W.; López, C. M.; Liu, N.; Vaughey, J. T.; Jansen, A.; Dennis, W. D. J. Electrochem. Soc. 2012, 159 (5) A566-A570
17. Goodenough, J. B.; Kim, Y. Chem. Mater. 2010, 22 (3) 587-603
18. Brutti, S.; Greco, G.; Reale, P.; Panero, S. Electrochim. Acta 2013, 106, 483-493
19. Yoon, T.; Kim, D.; Park, K. H.; Park, H.; Jurng, S.; Jang, J.; Ryu, J. H.; Kim, J. J.; Oh, S. M. J. Electrochem. Soc. 2014, 161 (4) A519-A523
20. Chen, X.; Xu, W.; Xiao, J.; Engelhard, M. H.; Ding, F.; Mei, D.; Hu, D.; Zhang, J.; Zhang, J.-G. J. Power Sources 2012, 213, 160-168
21. Wu, X. W.; Li, X. H.; Wang, Z. X.; Guo, H. J.; Wang, J. X.; Yue, P. J. Solid State Electrochem. 2013, 17 (4) 1029-1038
22. Devaraju, M. K.; Truong, Q. D.; Honma, I. RSC Adv. 2013, 3 (43) 20633
23. Truong, Q. D.; Devaraju, M. K.; Tomai, T.; Honma, I. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5 (20) 9926-32
24. Devaraju, M. K.; Truong, Q. D.; Tomai, T.; Hyodo, H.; Sasaki, Y.; Honma, I. RSC Adv. 2014, 4 (94) 52410-52414
25. Truong, Q. D.; Devaraju, M. K.; Sasaki, Y.; Hyodo, H.; Tomai, T.; Honma, I. Chem. Mater. 2014, 26 (9) 2770-2773
26. Gu, M.; Belharouak, I.; Genc, A.; Wang, Z.; Wang, D.; Amine, K.; Gao, F.; Zhou, G.; Thevuthasan, S.; Baer, D. R.; Zhang, J.-G.; Browning, N. D.; Liu, J.; Wang, C. Nano Lett. 2012, 12 (10) 5186-5191
27. Boulineau, A.; Simonin, L.; Colin, J.-F.; Bourbon, C.; Patoux, S. Nano Lett. 2013, 13 (8) 3857-3863
28. Wang, R.; He, X. Q.; He, L. H.; Wang, F. W.; Xiao, R. J.; Gu, L.; Li, H.; Chen, L. Q. Adv. Energy Mater. 2013, 3 (10) 1358-1367
29. Zheng, J.; Gu, M.; Xiao, J.; Zuo, P.; Wang, C.; Zhang, J.-G. Nano Lett. 2013, 13 (8) 3824-3830
30. Hwang, S.; Chang, W.; Kim, S. M.; Su, D.; Kim, D. H.; Lee, J. Y.; Chung, K. Y.; Stach, E. A. Chem. Mater. 2014, 26 (2) 1084-1092
31. Jarvis, K. A.; Wang, C.-C.; Manthiram, A.; Ferreira, P. J. J. Mater. Chem. A 2014, 2 (5) 1353-1362
32. Jung, S. K.; Gwon, H.; Hong, J.; Park, K. Y.; Seo, D. H.; Kim, H.; Hyun, J.; Yang, W.; Kang, K. Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1
33. Lin, F.; Markus, I. M.; Nordlund, D.; Weng, T. C.; Asta, M. D.; Xin, H. L. L.; Doeff, M. M. Nat. Commun. 2014, 5, DOI: 10.1038/ncomms4529.
34. Tang, D.; Sun, Y.; Yang, Z.; Ben, L.; Gu, L.; Huang, X. Chem. Mater. 2014, 26 (11) 3535-3543
35. Gu, L.; Zhu, C.; Li, H.; Yu, Y.; Li, C.; Tsukimoto, S.; Maier, J.; Ikuhara, Y. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (13) 4661-4663
36. Wang, Y.-Q.; Gu, L.; Guo, Y.-G.; Li, H.; He, X.-Q.; Tsukimoto, S.; Ikuhara, Y.; Wan, L.-J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (18) 7874-7879
37. Kim, J. H.; Myung, S. T.; Yoon, C. S.; Kang, S. G.; Sun, Y. K. Chem. Mater. 2004, 16 (5) 906-914
38. Kim, J.-H.; Yoon, C. S.; Myung, S.-T.; Prakash, J.; Sun, Y.-K. Electrochem. Solid-State Lett. 2004, 7 (7) A216-A220
39. Bruker AXS 2008 TOPAS V4: General Profile and Structure Analysis Software for Powder Diffraction Data-Users Manual; Bruker AXS: Karlsruhe, Germany.
40. Ishizuka, K. Ultramicroscopy 2002, 90 (2-3) 71-83
41. Findlay, S. D.; Shibata, N.; Sawada, H.; Okunishi, E.; Kondo, Y.; Ikuhara, Y. Ultramicroscopy 2010, 110 (7) 903-923
42. Huang, R.; Ikuhara, Y. H.; Mizoguchi, T.; Findlay, S. D.; Kuwabara, A.; Fisher, C. A. J.; Moriwake, H.; Oki, H.; Hirayama, T.; Ikuhara, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50 (13) 3053-3057
43. Idemoto, Y.; Sekine, H.; Ui, K.; Koura, N. Solid State Ionics 2005, 176 (3-4) 299-306
44. Pasero, D.; Reeves, N.; Pralong, V.; West, A. R. J. Electrochem. Soc. 2008, 155 (4) A282-A291
45. Rhodes, K.; Meisner, R.; Kim, Y.; Dudney, N.; Daniel, C. J. Electrochem. Soc. 2011, 158 (8) A890-A897
46. Yan, G.; Li, X.; Wang, Z.; Guo, H.; Xiong, X. J. Power Sources 2014, 263, 231-238
47. Mo, M.; Hui, K. S.; Hong, X.; Guo, J.; Ye, C.; Li, A.; Hu, N.; Huang, Z.; Jiang, J.; Liang, J.; Chen, H. Appl. Surf. Sci. 2014, 290, 412-418
48. Mukerjee, S.; Yang, X. Q.; Sun, X.; Lee, S. J.; McBreen, J.; Ein-Eli, Y. Electrochim. Acta 2004, 49 (20) 3373-3382
49. Lafont, U.; Locati, C.; Borghols, W. J. H.; łasińska, A.; Dygas, J.; Chadwick, A. V.; Kelder, E. M. J. Power Sources 2009, 189 (1) 179-184
50. Kawaura, H.; Takamatsu, D.; Mori, S.; Orikasa, Y.; Sugaya, H.; Murayama, H.; Nakanishi, K.; Tanida, H.; Koyama, Y.; Arai, H.; Uchimoto, Y.; Ogumi, Z. J. Power Sources 2014, 245, 816-821
51. Yu, X.; Lyu, Y.; Gu, L.; Wu, H.; Bak, S.-M.; Zhou, Y.; Amine, K.; Ehrlich, S. N.; Li, H.; Nam, K.-W.; Yang, X.-Q. Adv. Energy Mater. 2013, DOI: 10.1002/aenm.201300950.
52. Yoon, W.-S.; Balasubramanian, M.; Chung, K. Y.; Yang, X.-Q.; McBreen, J.; Grey, C. P.; Fischer, D. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127 (49) 17479-17487
53. Wang, L.; Maxisch, T.; Ceder, G. Chem. Mater. 2006, 19 (3) 543-552
54. Chiang, Y.-M.; Wang, H.; Jang, Y.-I. Chem. Mater. 2000, 13 (1) 53-63
55. Yabuuchi, N.; Kim, Y.-T.; Li, H. H.; Shao-Horn, Y. Chem. Mater. 2008, 20 (15) 4936-4951
56. Wu, L.; Nam, K.-W.; Wang, X.; Zhou, Y.; Zheng, J.-C.; Yang, X.-Q.; Zhu, Y. Chem. Mater. 2011, 23 (17) 3953-3960
57. Reed, J.; Ceder, G.; Van Der Ven, A. Electrochem. Solid-State Lett. 2001, 4 (6) A78-A81
58. Reed, J.; Ceder, G. Chem. Rev. 2004, 104 (10) 4513-4534
59. Bhattacharya, J.; Wolverton, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15 (17) 6486-6498
60. Kishida, I.; Orita, K.; Nakamura, A.; Yokogawa, Y. J. Power Sources 2013, 241, 1-5
61. Wang, L. P.; Li, H.; Huang, X. J.; Baudrin, E. Solid State Ionics 2011, 193 (1) 32-38
62. Song, J.; Shin, D. W.; Lu, Y.; Amos, C. D.; Manthiram, A.; Goodenough, J. B. Chem. Mater. 2012, 24 (15) 3101-3109
63. Cai, L.; Liu, Z. C.; An, K.; Liang, C. D. J. Mater. Chem. A 2013, 1 (23) 6908-6914
64. Hu, E.; Bak, S.-M.; Liu, J.; Yu, X.; Zhou, Y.; Ehrlich, S. N.; Yang, X.-Q.; Nam, K.-W. Chem. Mater. 2013, 26 (2) 1108-1118
65. Amine, K.; Tukamoto, H.; Yasuda, H.; Fujita, Y. J. Power Sources 1997, 68 (2) 604-608
66. Zhong, Q.; Bonakdarpour, A.; Zhang, M.; Gao, Y.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 1997, 144 (1) 205-213
67. Bak, S.-M.; Nam, K.-W.; Chang, W.; Yu, X.; Hu, E.; Hwang, S.; Stach, E. A.; Kim, K.-B.; Chung, K. Y.; Yang, X.-Q. Chem. Mater. 2013, 25 (3) 337-351
68. Nam, K.-W.; Bak, S.-M.; Hu, E.; Yu, X.; Zhou, Y.; Wang, X.; Wu, L.; Zhu, Y.; Chung, K.-Y.; Yang, X.-Q. Adv. Funct Mater. 2013, 23 (8) 1047-1063
69. Thackeray, M. M.; Johnson, P. J.; Depicciotto, L. A.; Bruce, P. G.; Goodenough, J. B. Mater. Res. Bull. 1984, 19 (2) 179-187
70. Ma, X. H.; Kang, B.; Ceder, G. J. Electrochem. Soc. 2010, 157 (8) A925-A931
71. Xu, B.; Meng, S. J. Power Sources 2010, 195 (15) 4971-4976
72. Thackeray, M. M.; David, W. I. F.; Bruce, P. G.; Goodenough, J. B. Mater. Res. Bull. 1983, 18 (4) 461-472
73. Johnson, C. S.; Li, N. C.; Lefief, C.; Vaughey, J. T.; Thackeray, M. M. Chem. Mater. 2008, 20 (19) 6095-6106
74. Yabuuchi, N.; Yoshii, K.; Myung, S. T.; Nakai, I.; Komaba, S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (12) 4404-4419