Probing lithium germanide phase evolution and structural change in a germanium-in-carbon nanotube energy storage system

Journal of the American Chemical Society

Volumn 137, Issue 7, 2015, Pages 2600-2607

  Tang, Wei ^a   Liu, Yanpeng ^a   Peng, Chengxin ^a   Hu, Mary Y ^b   Deng, Xuchu ^b   Lin, Ming ^c   Hu, Jian Zhi ^b   Loh, Kian Ping ^a  

^a NATIONAL UNIVERSITY OF SINGAPORE   (Singapore)

^b PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

^c INSTITUTE OF MATERIALS RESEARCH AND ENGINEERING   (Singapore)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ALLOYS; CARBON; CARBON NANOTUBES; GERMANIUM; GERMANIUM ALLOYS; LITHIUM; LITHIUM BATTERIES; LITHIUM COMPOUNDS; LITHIUM-ION BATTERIES; MULTIWALLED CARBON NANOTUBES (MWCN); NANORODS; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; X RAY DIFFRACTION; YARN;

AMORPHOUS-TO-CRYSTALLINE TRANSITION; CAPACITY RETENTION; CORE SHELL STRUCTURE; ENERGY STORAGE SYSTEMS; HIGH ENERGY DENSITIES; HIGH REVERSIBLE CAPACITIES; MECHANICAL INSTABILITIES; STRUCTURAL REARRANGEMENT;

LITHIUM ALLOYS;

ALLOY; CARBON NANOTUBE; GERMANIUM; LITHIUM;

ARTICLE; ENERGY; LITHIATION; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; PHASE TRANSITION; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; X RAY DIFFRACTION;

EID: 84923573964     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja5116259     Document Type: Article

References (71)

1. Wang, Y.; Lee, J. Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 7039
2. Zhang, W. M.; Hu, J. S.; Guo, Y.-G.; Zheng, S.-F.; Zhong, L.-S.; Song, W.-G.; Wan, L.-J. Adv. Mater. 2008, 20, 1160
3. Xu, Y.; Liu, Q.; Zhu, Y.; Liu, Y.; Langrock, A.; Zachariah, M. R.; Wang, C. Nano Lett. 2013, 13, 470
4. Seng, K. H.; Park, M.-H.; Guo, Z. P.; Liu, H. K.; Cho, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 5
5. Kim, H.; Son, Y.; Park, C.; Cho, J.; Choi, H. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 5997
6. Cui, G.; Gu, L.; Zhi, L.; Kaskhedikar, N.; van Aken, P. A.; Müllen, K.; Maier, J. Adv. Mater. 2008, 20, 3079
7. Chan, C. K.; Zhang, X. F.; Cui, Y. Nano Lett. 2007, 8, 307
8. Xue, D. J.; Xin, S.; Yan, Y.; Jiang, K.-C.; Yin, Y.-X.; Guo, Y.-G.; Wan, L.-J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2512
9. Kennedy, T.; Mullane, E.; Geaney, H.; Osiak, M.; O'Dwyer, C.; Ryan, K. M. Nano Lett. 2014, 14, 716
10. Song, T.; Cheng, H.; Town, K.; Park, H.; Black, R. W.; Lee, S.; Park, W. I.; Huang, Y.; Rogers, J. A.; Nazar, L. F.; Paik, U. Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 1458
11. Magasinski, A.; Dixon, P.; Hertzberg, B.; Kvit, A.; Ayala, J.; Yushin, G. Nat. Mater. 2010, 9, 353
12. Liu, N.; Lu, Z.; Zhao, J.; McDowell, M. T.; Lee, H.-W.; Zhao, W.; Cui, Y. Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 187
13. Guo, J.; Chen, X.; Wang, C. J. Mater. Chem. 2010, 20, 5035
14. Luo, J.; Zhao, X.; Wu, J.; Jang, H. D.; Kung, H. H.; Huang, J. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 1824
15. Chen, X.; Li, X.; Ding, F.; Xu, W.; Xiao, J.; Cao, Y.; Meduri, P.; Liu, J.; Graff, G. L.; Zhang, J.-G. Nano Lett. 2012, 12, 4124
16. Yi, R.; Dai, F.; Gordin, M. L.; Sohn, H.; Wang, D. Adv. Energy Mater. 2013, 3, 1507
17. Ge, M.; Lu, Y.; Ercius, P.; Rong, J.; Fang, X.; Mecklenburg, M.; Zhou, C. Nano Lett. 2013, 14, 261
18. Park, C. M.; Kim, J. H.; Kim, H.; Sohn, H. J. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 3115
19. Tarascon, J. M.; Armand, M. Nature 2001, 414, 359
20. Goodenough, J. B. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 14
21. Yang, Z.; Zhang, J.; Kintner-Meyer, M. C. W.; Lu, X.; Choi, D.; Lemmon, J. P.; Liu, J. Chem. Rev. 2011, 111, 3577
22. Yang, S.; Bachman, R. E.; Feng, X.; Müllen, K. Acc. Chem. Res. 2012, 46, 116
23. Thackeray, M. M.; Wolverton, C.; Isaacs, E. D. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7854
24. Wang, Y.; Wang, Y.; Hosono, E.; Wang, K.; Zhou, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 7461
25. Park, M.; Kim, K.; Kim, J.; Cho, J. Adv. Mater. 2010, 22, 415
26. Seng, K. H.; Park, M.-h.; Guo, Z. P.; Liu, H. K.; Cho, J. Nano Lett. 2013, 13, 1230
27. Sun, X.; Chen, T.; Yang, Z.; Peng, H. Acc. Chem. Res. 2012, 46, 539
28. Lv, D.; Gordin, M. L.; Yi, R.; Xu, T.; Song, J.; Jiang, Y.; Choi, D.; Wang, D. Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 1059
29. Ren, J. G.; Wu, Q. H.; Tang, H.; Hong, G.; Zhang, W.; Lee, S. T. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 1821
30. Liu, J.; Song, K.; Zhu, C.; Chen, C.-C.; van Aken, P. A.; Maier, J.; Yu, Y. ACS Nano 2014, 8, 7051
31. Cho, Y. J.; Im, H. S.; Kim, H. S.; Myung, Y.; Back, S. H.; Lim, Y. R.; Jung, C. S.; Jang, D. M.; Park, J.; Cha, E. H.; Cho, W. I.; Shojaei, F.; Kang, H. S. ACS Nano 2013, 7, 9075
32. Cui, G.; Gu, L.; Kaskhedikar, N.; van Aken, P. A.; Maier, J. Electrochim. Acta 2010, 55, 985
33. Li, W.; Yang, Z.; Cheng, J.; Zhong, X.; Gu, L.; Yu, Y. Nanoscale 2014, 6, 4532
34. Yuan, F.-W.; Yang, H.-J.; Tuan, H.-Y. ACS Nano 2012, 6, 9932
35. Seo, M. H.; Park, M.; Lee, K. T.; Kim, K.; Kim, J.; Cho, J. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 425
36. Yang, H.-J.; Tuan, H.-Y. J. Mater. Chem. 2012, 22, 2215
37. Wang, D.; Chang, Y.-L.; Liu, Z.; Dai, H. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 11871
38. Tuan, H.-Y.; Lee, D. C.; Korgel, B. A. Angew. Chem. 2006, 118, 5308
39. Yuan, F.-W.; Tuan, H.-Y. Chem. Mater. 2014, 26, 2172
40. Pandurangan, A.; Morin, C.; Qian, D.; Andrews, R.; Crocker, M. Carbon 2009, 47, 1708
41. Weker, J. N.; Liu, N.; Misra, S.; Andrews, J. C.; Cui, Y.; Toney, M. F. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2771
42. Baggetto, L.; Notten, P. H. L. J. Electrochem. Soc. 2009, 156, A169
43. Yoon, S.; Park, C.-M.; Sohn, H.-J. Electrochem. Solid-State Lett. 2008, 11, A42
44. Lin, F.; Nordlund, D.; Weng, T.-C.; Zhu, Y.; Ban, C.; Richards, R. M.; L.Xin, H. Nat. Commun. 2014, 5, 3358
45. Liu, X. H.; Huang, S.; Picraux, S. T.; Li, J.; Zhu, T.; Huang, J. Y. Nano Lett. 2011, 11, 3991
46. Huang, J. Y.; Zhong, L.; Wang, C. M.; Sullivan, J. P.; Xu, W.; Zhang, L. Q.; Mao, S. X.; Hudak, N. S.; Liu, X. H.; Subramanian, A.; Fan, H.; Qi, L.; Kushima, A.; Li, J. Science 2010, 330, 1515
47. Liu, X. H.; Wang, J. W.; Huang, S.; Fan, F.; Huang, X.; Liu, Y.; Krylyuk, S.; Yoo, J.; Dayeh, S. A.; Davydov, A. V.; Mao, S. X.; Picraux, S. T.; Zhang, S.; Li, J.; Zhu, T.; Huang, J. Y. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 749
48. Gu, M.; Yang, H.; Perea, D. E.; Zhang, J.-G.; Zhang, S.; Wang, C. Nano Lett. 2014, 14, 4622
49. Chevallier, F.; Letellier, M.; Morcrette, M.; Tarascon, J.-M.; Frackowiak, E.; Rouzaud, J.-N.; Béguin, F. Electrochem. Solid-State Lett. 2003, 6, A225
50. Letellier, M.; Chevallier, F.; Béguin, F. J. Phys. Chem. Solids 2006, 67, 1228
51. Key, B.; Bhattacharyya, R.; Morcrette, M.; Seznéc, V.; Tarascon, J.-M.; Grey, C. P. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9239
52. Ogata, K.; Salager, E.; Kerr, C. J.; Fraser, A. E.; Ducati, C.; Morris, A. J.; Hofmann, S.; Grey, C. P. Nat. Commun. 2014, 5, 3217
53. Trill, J.-H.; Tao, C.; Winter, M.; Passerini, S.; Eckert, H. J. Solid State Electrochem. 2011, 15, 349
54. Chen, H.; Hao, Q.; Zivkovic, O.; Hautier, G.; Du, L.-S.; Tang, Y.; Hu, Y.-Y.; Ma, X.; Grey, C. P.; Ceder, G. Chem. Mater. 2013, 25, 2777
55. Wang, W. D.; Lucier, B. E. G.; Terskikh, V. V.; Wang, W.; Huang, Y. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 3360
56. Feng, N.; Wang, Q.; Zheng, A.; Zhang, Z.; Fan, J.; Liu, S.-B.; Amoureux, J.-P.; Deng, F. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1607
57. Huo, H.; Chamas, M.; Lippens, P.-E.; Ménétrier, M. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 2390
58. Hata, K.; Futaba, D. N.; Mizuno, K.; Namai, T.; Yumura, M.; Iijima, S. Science 2004, 306, 1362
59. Yan, C.; Xi, W.; Si, W.; Deng, J.; Schmidt, O. G. Adv. Mater. 2013, 25, 539
60. Hwang, I. S.; Kim, J.-C.; Seo, S.-D.; Lee, S.; Lee, J.-H.; Kim, D.-W. Chem. Commun. 2012, 48, 7061
61. Lee, H.; Kim, H.; Doo, S.-G.; Cho, J. J. Electrochem. Soc. 2007, 154, A343
62. Lin, F.; Markus, I. M.; Nordlund, D.; Weng, T.-C.; Asta, M. D.; Xin, H. L.; Doeff, M. M. Nat. Commun. 2014, 5, 3529
63. Zhang, L. Q.; Liu, X. H.; Liu, Y.; Huang, S.; Zhu, T.; Gui, L.; Mao, S. X.; Ye, Z. Z.; Wang, C. M.; Sullivan, J. P.; Huang, J. Y. ACS Nano 2011, 5, 4800
64. Key, B.; Morcrette, M.; Tarascon, J.-M.; Grey, C. P. J. Am. Chem. Soc. 2010, 133, 503
65. Rangeet, B.; Baris, K.; Hailong, C.; Adam, S. B.; Anthony, F. H.; Clare, P. G. Nat. Mater. 2010, 9, 504
66. Cattaneo, A. S.; Dupke, S.; Schmitz, A.; Badillo, J. P.; Winter, M.; Wiggers, H.; Eckert, H. Solid State Ionics 2013, 249-250, 41
67. Dinges, T.; Hoffmann, R.-D.; van Wüllen, L.; Henry, P.; Eckert, H.; Pöttgen, R. J. Solid State Electrochem. 2011, 15, 237
68. Liu, X. H.; Zhang, L. Q.; Zhong, L.; Liu, Y.; Zheng, H.; Wang, J. W.; Cho, J.-H.; Dayeh, S. A.; Picraux, S. T.; Sullivan, J. P.; Mao, S. X.; Ye, Z. Z.; Huang, J. Y. Nano Lett. 2011, 11, 2251
69. Liang, W.; Yang, H.; Fan, F.; Liu, Y.; Liu, X. H.; Huang, J. Y.; Zhu, T.; Zhang, S. ACS Nano 2013, 7, 3427
70. McDowell, M. T.; Lee, S. W.; Nix, W. D.; Cui, Y. Adv. Mater. 2013, 25, 4966
71. Maier, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 4998