Solid electrolyte: The key for high-voltage lithium batteries

Advanced Energy Materials

Volumn 5, Issue 4, 2015, Pages

  Li, Juchuan ^a   Ma, Cheng ^a   Chi, Miaofang ^a   Liang, Chengdu ^a   Dudney, Nancy J ^a  

^a OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

high voltage cathodes; LiNi0.5Mn1.5O4 spinels; lithium ion batteries; solid electrolytes; solid state batteries

Indexed keywords

CATHODES; LITHIUM COMPOUNDS; LITHIUM-ION BATTERIES; MANGANESE COMPOUNDS; NICKEL COMPOUNDS; POTENTIOMETRIC SENSORS; SOLID STATE DEVICES; SOLID-STATE BATTERIES;

CAPACITY RETENTION; COULOMBIC EFFICIENCY; CYCLE LIVES; HIGH VOLTAGE; HIGH VOLTAGE CATHODE; LI-ANODES; LINI0.5MN1.5O4 SPINEL; SIDE REACTIONS;

SOLID ELECTROLYTES;

EID: 84923368018     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201401408     Document Type: Article

References (61)

1. A. Kraytsberg, Y. Ein-Eli, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 922 ;
2. C.-X. Zu, H. Li, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2614 ;
3. B. C. Melot, J.-M. Tarascon, Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1226.
4. M. Hu, X. Pang, Z. Zhou, J. Power Sources 2013, 237, 229.
5. D. Liu, W. Zhu, J. Trottier, C. Gagnon, F. Barray, A. Guerfi, A. Mauger, H. Groult, C. Julien, J. Goodenough, RSC Adv. 2014, 4, 154 ;
6. Q. M. Zhong, A. Bonakdarpour, M. J. Zhang, Y. Gao, J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 205 ;
7. C. Sigala, A. Verbaere, J. L. Mansot, D. Guyomard, Y. Piffard, M. Tournoux, J. Solid State Chem. 1997, 132, 372 ;
8. H. Shigemura, M. Tabuchi, H. Kobayashi, H. Sakaebe, A. Hirano, H. Kageyama, J. Mater. Chem. 2002, 12, 1882.
9. R. Verrelli, J. Hassoun, A. Farkas, T. Jacob, B. Scrosati, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 15329.
10. N. P. Pieczonka, L. Yang, M. P. Balogh, B. R. Powell, K. Chemelewski, A. Manthiram, S. A. Krachkovskiy, G. R. Goward, M. Liu, J.-H. Kim, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 22603.
11. S. Li, C. Chen, J. Camardese, J. Dahn, J. Electrochem. Soc. 2013, 160, A1517 ;
12. X. Wu, S. Wang, X. Lin, G. Zhong, Z. Gong, Y. Yang, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 1006.
13. S. Brutti, G. Greco, P. Reale, S. Panero, Electrochim. Acta 2013, 106, 483.
14. J. Arrebola, A. Caballero, J. Gómez-Cámer, L. Hernán, J. Morales, L. Sánchez, Electrochem. Commun. 2009, 11, 1061 ;
15. H. Xiang, X. Zhang, Q. Jin, C. Zhang, C. Chen, X. Ge, J. Power Sources 2008, 183, 355 ;
16. B. Guo, X. Yu, X.-G. Sun, M. Chi, Z.-A. Qiao, J. Liu, Y.-S. Hu, X.-Q. Yang, J. B. Goodenough, S. Dai, Energy Environ. Sci. 2014 ;
17. S. Tan, Y. J. Ji, Z. R. Zhang, Y. Yang, ChemPhysChem 2014, 15, 1956.
18. N. P. Pieczonka, Z. Liu, P. Lu, K. L. Olson, J. Moote, B. R. Powell, J.-H. Kim, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 15947.
19. Y. K. Sun, Y. S. Lee, M. Yoshio, K. Amine, Electrochem. Solid State Lett. 2002, 5, A99.
20. M. Armand, J. M. Tarascon, Nature 2008, 451, 652.
21. L. Hu, Z. Zhang, K. Amine, Electrochem. Commun. 2013, 35, 76 ;
22. Z. Zhang, L. Hu, H. Wu, W. Weng, M. Koh, P. C. Redfern, L. A. Curtiss, K. Amine, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1806.
23. F. Ding, W. Xu, G. L. Graff, J. Zhang, M. L. Sushko, X. Chen, Y. Shao, M. H. Engelhard, Z. Nie, J. Xiao, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4450.
24. J. Liu, A. Manthiram, Chem. Mater. 2009, 21, 1695 ;
25. D. Liu, J. Trottier, P. Charest, J. Fréchette, A. Guerfi, A. Mauger, C. Julien, K. Zaghib, J. Power Sources 2012, 204, 127 ;
26. J. Li, L. Baggetto, S. K. Martha, G. M. Veith, J. Nanda, C. Liang, N. J. Dudney, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 1275 ;
27. S.-X. Zhao, X.-F. Fan, Y.-F. Deng, C.-W. Nan, Electrochim. Acta 2012, 65, 7 ;
28. K. Yang, L. Z. Fan, J. Guo, X. H. Qu, Electrochim. Acta 2012, 63, 363.
29. N. Kamaya, K. Homma, Y. Yamakawa, M. Hirayama, R. Kanno, M. Yonemura, T. Kamiyama, Y. Kato, S. Hama, K. Kawamoto, Nat. Mater. 2011, 10, 682.
30. Z. Liu, W. Fu, E. A. Payzant, X. Yu, Z. Wu, N. J. Dudney, J. Kiggans, K. Hong, A. J. Rondinone, C. Liang, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 975.
31. G. Sahu, Z. Lin, J. Li, Z. Liu, N. Dudney, C. Liang, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1053.
32. E. Rangasamy, G. Sahu, J. Keum, A. Rondinone, N. Dudney, C. Liang, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 4111.
33. N. J. Dudney, Mater. Sci. Eng.: B 2005, 116, 245.
34. X. Yu, J. Bates, G. Jellison, F. Hart, J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 524 ;
35. E. Herbert, W. E. Tenhaeff, N. J. Dudney, G. Pharr, Thin Solid Films 2011, 520, 413 ;
36. J. J. Xu, D. Xu, Z. L. Wang, H. G. Wang, L. L. Zhang, X. B. Zhang, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 3887.
37. K. Takada, Acta Mater. 2013, 61, 759.
38. A. Patil, V. Patil, D. Wook Shin, J.-W. Choi, D.-S. Paik, S.-J. Yoon, Mater. Res. Bull. 2008, 43, 1913.
39. T. Uemura, K. Goto, M. Ogawa, K. Harada, J. Power Sources 2013, 240, 510.
40. K. Takada, N. Ohta, L. Zhang, K. Fukuda, I. Sakaguchi, R. Ma, M. Osada, T. Sasaki, Solid State Ionics 2008, 179, 1333.
41. A. Brazier, L. Dupont, L. Dantras-Laffont, N. Kuwata, J. Kawamura, J.-M. Tarascon, Chem. Mater. 2008, 20, 2352.
42. K. Takahashi, K. Hattori, T. Yamazaki, K. Takada, M. Matsuo, S. Orimo, H. Maekawa, H. Takamura, J. Power Sources 2013, 226, 61.
43. J. H. Woo, J. E. Trevey, A. S. Cavanagh, Y. S. Choi, S. C. Kim, S. M. George, K. H. Oh, S.-H. Lee, J. Electrochem. Soc. 2012, 159, A1120.
44. K. M. Shaju, P. G. Bruce, Dalton Trans. 2008, 5471 ;
45. S. H. Choi, Y. J. Hong, Y. C. Kang, Nanoscale 2013, 5, 7867 ;
46. J. Xiao, X. L. Chen, P. V. Sushko, M. L. Sushko, L. Kovarik, J. J. Feng, Z. Q. Deng, J. M. Zheng, G. L. Graff, Z. M. Nie, D. W. Choi, J. Liu, J. G. Zhang, M. S. Whittingham, Adv. Mater. 2012, 24, 2109 ;
47. J. H. Kim, N. P. Pieczonka, L. Yang, ChemPhysChem 2014, 15, 1940.
48. B. Wang, J. Bates, F. Hart, B. Sales, R. Zuhr, J. Robertson, J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 3203 ;
49. B. Fleutot, B. Pecquenard, H. Martinez, M. Letellier, A. Levasseur, Solid State Ionics 2011, 186, 29 ;
50. Y. Hamon, A. Douard, F. Sabary, C. Marcel, P. Vinatier, B. Pecquenard, A. Levasseur, Solid State Ionics 2006, 177, 257.
51. C. Yada, A. Ohmori, K. Ide, H. Yamasaki, T. Kato, T. Saito, F. Sagane, Y. Iriyama, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1301416.
52. L. Yang, B. Ravdel, B. L. Lucht, Electrochem. Solid State Lett. 2010, 13, A95.
53. Y. Kim, N. J. Dudney, M. Chi, S. K. Martha, J. Nanda, G. M. Veith, C. Liang, J. Electrochem. Soc. 2013, 160, A3113.
54. C. M. Lopez, J. T. Vaughey, D. W. Dees, J. Electrochem. Soc. 2009, 156, A726.
55. B. Neudecker, N. Dudney, J. Bates, J. Electrochem. Soc. 2000, 147, 517 ;
56. N. Kuwata, J. Kawamura, K. Toribami, T. Hattori, N. Sata, Electrochem. Commun. 2004, 6, 417.
57. N. Sata, K. Eberman, K. Eberl, J. Maier, Nature 2000, 408, 946.
58. G. Delaizir, V. Viallet, A. Aboulaich, R. Bouchet, L. Tortet, V. Seznec, M. Morcrette, J. M. Tarascon, P. Rozier, M. Dollé, Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 2140.
59. K. Kanamura, R. Oosone, H. Munakata, M. Kotobuki, Ceramic Engineering and Science Proceedings, (Ed: Y. Katoh, K. M. Fox, H.-T. Lin, I. Belharouak, S. Widjaja, D. Singh), American Ceramic Society, Inc., Westerville OH 2011;
60. T. A. Yersak, H. A. Macpherson, S. C. Kim, V. D. Le, C. S. Kang, S. B. Son, Y. H. Kim, J. E. Trevey, K. H. Oh, C. Stoldt, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 120 ;
61. S. Ito, S. Fujiki, T. Yamada, Y. Aihara, Y. Park, T. Y. Kim, S.-W. Baek, J.-M. Lee, S. Doo, N. Machida, J. Power Sources 2014, 248, 943