An ion-exchange promoted phase transition in a li-excess layered cathode material for high-performance lithium ion batteries

Advanced Energy Materials

Volumn 5, Issue 9, 2015, Pages

  Zhao, Jianqing ^a   Huang, Ruiming ^b   Gao, Wenpei ^c   Zuo, Jian Min ^c   Zhang, Xiao Feng ^d   Misture, Scott T ^e   Chen, Yuan ^b   Lockard, Jenny V ^b   Zhang, Boliang ^a   Guo, Shengmin ^a   Khoshi, Mohammad Reza ^b   Dooley, Kerry ^f   He, Huixin ^b   Wang, Ying ^a  

^a Louisiana State University   (United States)

^b RUTGERS UNIVERSITY   (United States)

^c University of Illinois at Urbana Champaign   (United States)

^d Hitachi High Technologies America   (United States)

^e Alfred University   (United States)

^f LOUISIANA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

in situ characterization; ion exchange; Li excess layered cathodes; lithium ion batteries; phase transitions

Indexed keywords

ANNEALING; CATHODE MATERIALS; CATHODES; COBALT COMPOUNDS; ELECTRIC DISCHARGES; HIGH RESOLUTION TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; ION EXCHANGE; IONS; LITHIUM-ION BATTERIES; MANGANESE COMPOUNDS; NICKEL COMPOUNDS; PHASE TRANSITIONS;

ELECTROCHEMICAL CYCLE; ELECTROCHEMICAL PERFORMANCE; HIGH-PERFORMANCE LITHIUM-ION BATTERIES; IN-SITU CHARACTERIZATION; IN-SITU X-RAY DIFFRACTION; INITIAL DISCHARGE CAPACITIES; LAYERED CATHODE; LAYERED CATHODE MATERIALS;

LITHIUM COMPOUNDS;

EID: 84928927623     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201401937     Document Type: Article

References (49)

1. J. B. Goodenough, K. S. Park, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1167.
2. H. Wu, G. Yu, L. Pan, N. Liu, M. T. McDowell, Z. Bao, Y. Cui, Nat. Commun. 2013, 4, 1943.
3. A. Magasinki, P. Dixon, B. Hertzberg, A. Kvit, J. Ayala, G. Yushin, Nat. Mater. 2010, 9, 353.
4. P. Poizot, S. Laruelle, S. Grugeon, L. Dupont, J. M. Tarascon, Nature (London) 2000, 407, 496.
5. M. V. Reddy, G. V. Subba Rao, B. V. Chowdari, Chem. Rev. 2013, 113, 5364.
6. Z. Chen, I. Belharouak, Y. K. Sun, K. Amine, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 959.
7. H. G. Jung, M. W. Jang, J. Hassoun, Y. K. Sun, B. Scrosati, Nat. Commun. 2011, 2, 516.
8. W. Ai, L. Xie, Z. Du, Z. Zeng, J. Liu, H. Zhang, Y. Huang, W. Huang, T. Yu, Sci. Rep. 2013, 3, 2341.
9. a) Y. Sun, S. T. Myung, B. C. Park, J. Prakash, I. Belharouak, K. Amine, Nat. Mater. 2009, 8, 320
10. b) A. Manthiram, K. Chemelewski, E. S. Lee, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1339
11. c) L. H. Hu, F. Y. Wu, C. T. Lin, A. N. Khlobystov, L. J. Li, Nat. Commun. 2013, 4, 1687.
12. a) M. Jiang, B. Key, Y. S. Meng, C. P. Grey, Chem. Mater. 2009, 21, 2733
13. b) N. Yabuuchi, K. Yoshii, S. T. Myung, I. Nakai, S. Komaba, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4404
14. c) B. Song, H. Liu, Z. Liu, P. Xiao, M. O. Lai, L. Lu, Sci. Rep. 2013, 3, 3094
15. d) M. N. Ates, Q. Jia, A. Shah, A. Busnaina, S. Mukerjee, K. M. Abraham, J. Electrochem. Soc. 2013, 161, A290
16. e) M. Gu, I. Belharouak, J. Zheng, H. Wu, J. Xiao, A. Genc, K. Amine, S. Thevuthasan, D. R. Baer, J. G. Zhang, N. D. Browning, J. Liu, C. Wang, ACS Nano 2013, 7, 760
17. f) S. Hy, F. Felix, J. Rick, W. N. Su, B. J. Hwang, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 999
18. g) K. A. Jarvis, Z. Deng, L. F. Allard, A. Manthiram, P. J. Ferreira, Chem. Mater. 2011, 23, 3614
19. h) C. R. Fell, D. Qian, K. J. Carroll, M. Chi, J. L. Jones, Y. S. Meng, Chem. Mater. 2013, 25, 1621
20. i) D. Mohanty, S. Kalnaus, R. A. Meisner, K. J. Rhodes, J. Li, E. A. Payzant, D. L. Wood, C. Daniel, J. Power Sources 2013, 229, 239
21. j) E. S. Lee, A. Huq, H. Y. Chang, A. Manthiram, Chem. Mater. 2012, 24, 600
22. k) S. Hy, W. N. Su, J. M. Chen, B. J. Hwang, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 25242
23. l) C. S. Johnson, N. Li, C. Lefief, J. T. Vaughey, M. M. Thackeray, Chem. Mater. 2008, 20, 6095
24. m) F. Amalraj, D. Kovacheva, M. Talianker, L. Zeiri, J. Grinblat, N. Leifer, G. Goobes, B. Markovsky, D. Aurbach, J. Electrochem. Soc. 2010, 157, A1121
25. n) Y. Wu, A. Manthiram, Electrochem. Solid-State Lett. 2006, 9, A221.
26. F. Lin, I. M. Markus, D. Nordlund, T. C. Weng, M. D. Asta, H. L. Xin, M. M. Doeff, Nat. Commun. 2014, 5, 3529.
27. A. Boulineau, L. Simonin, J. F. Colin, E. Canévet, L. Daniel, S. Patoux, Chem. Mater. 2012, 24, 3558.
28. J. Lee, A. Urban, X. Li, D. Su, G. Hautier, G. Ceder, Science 2014, 343, 519.
29. D. Wang, I. Belharouak, G. Zhou, K. Amine, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 1070.
30. S. H. Kang, C. S. Johnson, J. T. Vaughey, K. Amine, M. M. Thackeray, J. Electrochem. Soc. 2006, 153, A 1186.
31. a) F. Amalraj, M. Talianker, B. Markovsky, D. Sharon, L. Burlaka, G. Shafir, E. Zinigrad, O. Haik, D. Aurbach, J. Lampert, M. Schulz-Dobrick, A. Garsuch, J. Electrochem. Soc. 2012, 160, A324
32. b) S. Francis Amalraj, B. Markovsky, D. Sharon, M. Talianker, E. Zinigrad, R. Persky, O. Haik, J. Grinblat, J. Lampert, M. Schulz-Dobrick, A. Garsuch, L. Burlaka, D. Aurbach, Electrochim. Acta 2012, 78, 32.
33. a) G. B. Saupe, C. C. Waraksa, H.-N. Kim, Y. J. Han, D. M. Kaschak, D. M. Skinner, T. E. Mallouk, Chem. Mater. 2000, 12, 1556
34. b) Y. Omomo, T. Sasaki, L. Wang, M. Watanabe, J. Am. Chem. Soc. 2003, 12, 3568
35. c) Y. Kobayashi, H. Hata, M. Salama, T. E. Mallouk, Nano Lett. 2007, 7, 2142
36. d) E. J. Oh, T. W. Kim, K. M. Lee, M. S. Song, A. Y. Jee, S. T. Lim, H. W. Ha, M. Lee, J. H. Choy, S. J. Hwang, ACS Nano 2010, 8, 4437
37. e) K. M. Lee, Y. R. Lee, I. Y. Kim, T. W. Kim, S. Y. Han, S. J. Hwang, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 3311
38. f) Y. Yao, G. S. Chaubey, J. B. Wiley, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2450
39. g) V. Nicolosi, M. Chhowalla, M. G. Kanatzidis, M. S. Strano, J. N. Coleman, Science 2013, 340, 1226419.
40. M. G. Lazarraga, L. Pascual, H. Gadjov, D. Kovacheva, K. Petrov, J. M. Amarilla, R. M. Rojas, M. A. Martin-Luengo, J. M. Rojo, J. Mater. Chem. 2004, 14, 1640.
41. C. M. Julien, K. Zaghib, Electrochim. Acta 2004, 50, 411.
42. C. V. Ramana, M. Massot, C. M. Julien, Surf. Interface Anal. 2005, 37, 412.
43. W. Choi, A. Manthiram, Solid State Ionics 2007, 178, 1541.
44. a) M. Okubo, Y. Mizuno, H. Yamada, J. Kim, E. Hosono, H. Zhou, T. Kudo, I. Honma, ACS Nano 2010, 4, 741
45. b) K. J. Carroll, D. Qian, C. Fell, S. Calvin, G. M. Veith, M. Chi, L. Baggetto, Y. S. Meng, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 11128
46. c) S. Hy, J. H. Cheng, J. Y. Liu, C. J. Pan, J. Rick, J. F. Lee, J. M. Chen, B. J. Hwang, Chem. Mater. 2014, 26, 6919.
47. a) A. Vu, Y. Qian, A. Stein, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 1056
48. b) J. Wang, Y. Li, X. Sun, Nano Energy 2013, 2, 443
49. c) Q. Zhang, E. Uchaker, S. L. Candelaria, G. Cao, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 3127.