Following the transient reactions in lithium-sulfur batteries using an in situ nuclear magnetic resonance technique

Nano Letters

Volumn 15, Issue 5, 2015, Pages 3309-3316

  Xiao, Jie ^a   Hu, Jian Zhi ^a   Chen, Honghao ^a   Vijayakumar, M ^a   Zheng, Jianming ^a   Pan, Huilin ^a   Walter, Eric D ^a   Hu, Mary ^a   Deng, Xuchu ^a   Feng, Ju ^a   Liaw, Bor Yann ^b   Gu, Meng ^a   Deng, Zhiqun Daniel ^a   Lu, Dongping ^a   Xu, Suochang ^a   Wang, Chongmin ^a   Liu, Jun ^a  

^a PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b UNIVERSITY OF HAWAII   (United States)

Author keywords

energy storage; in situ NMR; Li S batteries; radicals

Indexed keywords

ELECTRIC BATTERIES; ELECTRIC DISCHARGES; ELECTRODES; ENERGY STORAGE; FREE RADICALS; LITHIUM; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; POLYSULFIDES; REACTION INTERMEDIATES; REDOX REACTIONS; SECONDARY BATTERIES;

CHEMICAL ENVIRONMENT; ELECTROCHEMICAL REACTIONS; INTERMEDIATE SPECIE; LITHIUM SULFUR BATTERIES; MOLECULAR-LEVEL INSIGHTS; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE TECHNIQUES; RADICALS; SITU NMR;

LITHIUM BATTERIES;

EID: 84929193279     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b00521     Document Type: Article

References (48)

1. Ji, X. L.; Lee, K. T.; Nazar, L. F. Nat. Mater. 2009, 8, 500-506
2. Su, Y.-S.; Manthiram, A. Nat. Commun. 2012, 3, 1166-1171
3. Xiao, L. F.; Cao, Y. L.; Xiao, J.; Schwenzer, B.; Engelhard, M. H.; Saraf, L. V.; Nie, Z. M.; Exarhos, G. J.; Liu, J. Adv. Mater. 2012, 24, 1176-1181
4. Wu, F.; Chen, J. Z.; Chen, R. J.; Wu, S. X.; Li, L.; Chen, S.; Zhao, T. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 6057-6063
5. Aurbach, D.; Pollak, E.; Elazari, R.; Salitra, G.; Kelley, C. S.; Affinito, J. J. Electrochem. Soc. 2009, 156, A694-A702
6. Lin, Z.; Liu, Z. C.; Fu, W. J.; Dudney, N. J.; Liang, C. D. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 1064-1069
7. Zheng, J. M.; Lv, D. P.; Gu, M.; Wang, C. M.; Zhang, J. G.; Liu, J.; Xiao, J. J. Electrochem. Soc. 2013, 160, A2288-A2292
8. Bruce, P. G.; Freunberger, S. A.; Hardwick, L. J.; Tarascon, J. M. Nat. Mater. 2012, 11, 19-29
9. Guo, J. C.; Xu, Y. H.; Wang, C. S. Nano Lett. 2011, 11, 4288-4294
10. Seh, Z. W.; Li, W. Y.; Cha, J. J.; Zheng, G. Y.; Yang, Y.; McDowell, M. T.; Hsu, P. C.; Cui, Y. Nat. Commun. 2013, 4, 1331-1336
11. Cao, Y. L.; Li, X. L.; Aksay, I. A.; Lemmon, J.; Nie, Z. M.; Yang, Z. G.; Liu, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 7660-7665
12. Fu, Y. Z.; Manthiram, A. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 8910-8915
13. Cuisinier, M.; Cabelguen, P. E.; Evers, S.; He, G.; Kolbeck, M.; Garsuch, A.; Bolin, T.; Balasubramanian, M.; Nazar, L. F. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 3227-3232
14. Nelson, J.; Misra, S.; Yang, Y.; Jackson, A.; Liu, Y. J.; Wang, H. L.; Dai, H. J.; Andrews, J. C.; Cui, Y.; Toney, M. F. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6337-6343
15. Patel, M. U. M.; Demir-Cakan, R.; Morcrette, M.; Tarascon, J. M.; Gaberscek, M.; Dominko, R. ChemSusChem 2013, 6, 1177-1181
16. Schuster, J.; He, G.; Mandlmeier, B.; Yim, T.; Lee, K. T.; Bein, T.; Nazar, L. F. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 3591-3595
17. Mikhaylik, Y. V.; Akridge, J. R. J. Electrochem. Soc. 2004, 151, A1969-A1976
18. Zhang, S. S. J. Power Sources 2013, 231, 153-162
19. Demir-Cakan, R.; Morcrette, M.; Gangulibabu; Gueguen, A.; Dedryvere, R.; Tarascon, J. M. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 176-182
20. Cheon, S. E.; Ko, K. S.; Cho, J. H.; Kim, S. W.; Chin, E. Y.; Kim, H. T. J. Electrochem. Soc. 2003, 150, A796-A799
21. Barchasz, C.; Molton, F.; Duboc, C.; Lepretre, J. C.; Patoux, S.; Alloin, F. Anal. Chem. 2012, 84, 3973-3980
22. Choi, Y. J.; Chung, Y. D.; Baek, C. Y.; Kim, K. W.; Ahn, H. J.; Ahn, J. H. J. Power Sources 2008, 184, 548-552
23. Zheng, J. M.; Gu, M.; Chen, H. H.; Meduri, P.; Engelhard, M. H.; Zhang, J. G.; Liu, J.; Xiao, J. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 8464-8470
24. Ryu, H. S.; Guo, Z. P.; Ahn, H. J.; Cho, G. B.; Liu, H. K. J. Power Sources 2009, 189, 1179-1183
25. Xin, S.; Gu, L.; Zhao, N. H.; Yin, Y. X.; Zhou, L. J.; Guo, Y. G.; Wan, L. J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18510-18513
26. Chen, H. H.; Cartmell, S.; Wang, Q.; Lozano, T.; Deng, Z. D.; Li, H. D.; Chen, X. L.; Yuan, Y.; Gross, M. E.; Carlson, T. J.; Xiao, J. Sci. Sci. Rep. 2014, 4, 3790-3794
27. Bhattacharyya, R.; Key, B.; Chen, H. L.; Best, A. S.; Hollenkamp, A. F.; Grey, C. P. Nat. Mater. 2010, 9, 504-510
28. Chandrashekar, S.; Trease, N. M.; Chang, H. J.; Du, L. S.; Grey, C. P.; Jerschow, A. Nat. Mater. 2012, 11, 311-315
29. Trease, N. M.; Köster, T. K.-J.; Grey, C. P. In situ NMR studies of lithium ion batteries Electrochem. Soc.: Interface 2011, 20, 69-73
30. Patel, M. U. M.; Arcon, I.; Aquilanti, G.; Stievano, L.; Mali, G.; Dominko, R. ChemPhysChem 2014, 15, 894-904
31. Zheng, J. M.; Gu, M.; Wang, C. M.; Zuo, P. J.; Koech, P. K.; Zhang, J. G.; Liu, J.; Xiao, J. J. Electrochem. Soc. 2013, 160, A1992-A1996
32. Zhang, S. S.; Read, J. A. J. Power Sources 2012, 200, 77-82
33. Suo, L. M.; Hu, Y. S.; Li, H.; Armand, M.; Chen, L. Q. Nat. Commun. 2013, 4, 1481-1489
34. Su, Y. S.; Fu, Y. Z.; Cochell, T.; Manthiram, A. Nat. Commun. 2013, 4, 2985-2992
35. Lopez, C. M.; Vaughey, J. T.; Dees, D. W. J. Electrochem. Soc. 2009, 156, A726-A729
36. Huang, C.; Xiao, J.; Shao, Y. Y.; Zheng, J. M.; Bennett, W. D.; Lu, D. P.; Saraf, L. V.; Engelhard, M.; Ji, L. W.; Zhang, J.; Li, X. L.; Graff, G. L.; Liu, J. Nat. Commun. 2014, 5, 3015-3021
37. Exner, M. M.; Waack, R.; Steiner, E. C. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 7009-7018
38. Chivers, T. Nature 1974, 252, 32-33
39. Fleet, M. E.; Liu, X. Spectrochim. Acta, Part B 2010, 65, 75-79
40. Elemental Sulfur and Sulfur-Rich Compounds; Steudel, R., Ed.; Topics in Current Chemistry; Springer: New York, 2003, 231, 127-152.
41. Goslar, J.; Lijewski, S.; Hoffmann, S. K.; Jankowska, A.; Kowalak, S. J. Chem. Phys. 2009, 130, 204504-204514
42. Clark, R. J. H.; Cobbold, D. G. Inorg. Chem. 1978, 17, 3169-3174
43. Ganteför, G.; Hunsicker, S.; Jones, R. O. Prediction and observation of ring and chain isomers in Sn- ions Chem. Phys. Lett. 1995, 236, 43-49
44. Hunsicker, S.; Jones, R. O.; Ganteför, G. J. Chem. Phys. 1995, 102, 5917-5936
45. Lowe, M. A.; Gao, J.; Abruña, H. D. RSC Adv. 2014, 4, 18347-18353
46. Valiev, M.; Bylaska, E. J.; Govind, N.; Kowalski, K.; Straatsma, T. P.; Van Dam, H. J. J.; Wang, D.; Nieplocha, J.; Apra, E.; Windus, T. L.; de Jong, W. A. Comput. Phys. Commun. 2010, 181, 1477-1489
47. Autschbach, J.; Patchkovskii, S.; Pritchard, B. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 2175-2188
48. Rinkevicius, Z.; Vaara, J.; Telyatnyk, L.; Vahtras, O. J. Chem. Phys. 2003, 118, 2550-2561