Electrochemically induced structural transformation in a γ-MnO2 cathode of a high capacity zinc-ion battery system

Chemistry of Materials

Volumn 27, Issue 10, 2015, Pages 3609-3620

  Alfaruqi, Muhammad H ^a   Mathew, Vinod ^a   Gim, Jihyeon ^a   Kim, Sungjin ^a   Song, Jinju ^a   Baboo, Joseph P ^a   Choi, Sun H ^b   Kim, Jaekook ^a  

^a Chonnam National University   (South Korea)

^b Pohang University of Science and Technology (POSTECH)   (South Korea)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CATHODES; COST EFFECTIVENESS; ELECTRIC DISCHARGES; MANGANESE OXIDE; SECONDARY BATTERIES; TEMPERATURE; X RAY DIFFRACTION; ZINC;

ELECTROCHEMICAL REACTIONS; ENVIRONMENTALLY SAFE; IN-SITU SYNCHROTRONS; INITIAL DISCHARGE CAPACITIES; LOW TEMPERATURE ANNEALING; STOICHIOMETRIC COMPOSITIONS; STRUCTURAL TRANSFORMATION; SYNTHETIC STRATEGIES;

ZINC COMPOUNDS;

EID: 84930224916     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm504717p     Document Type: Article

References (73)

1. Ellis, B. L.; Nazar, L. F. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2012, 16, 168-177
2. Kang, J.; Baek, S.; Mathew, V.; Gim, J.; Song, J.; Park, H.; Chae, E.; Rai, A. K.; Kim, J. J. Mater. Chem. 2012, 22, 20857-20860
3. Kim, D.; Kang, S.-H.; Slater, M.; Rood, S.; Vaughey, J. T.; Karan, N.; Balasubramanian, M.; Johnson, C. S. Adv. Energy Mater. 2011, 1, 333-336
4. Sun, Q.; Yang, Y.; Fu, Z. W. Electrochem. Commun. 2012, 16, 22-25
5. Wessells, C. D.; Peddada, S. V.; Huggins, R. A.; Cui, Y. Nano Lett. 2011, 11, 5421-5425
6. Jayaprakash, N.; Das, S. K.; Archer, L. A. Chem. Commun. 2011, 47, 12610-12612
7. Palomares, V.; Serras, P.; Villaluenga, I.; Hueso, K. B.; González, J. C.; Rojo, T. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5884-5901
8. Eftekhari, A. J. Power Sources 2004, 126, 221-228
9. Giorgetti, M.; Passerini, S.; Berrettoni, M.; Smyrl, W. H. J. Synchrotron Radiat. 1999, 6, 743-745
10. Park, H. K.; Such, S. H.; Smyrl, W. H. J. Ind. Eng. Chem. 1995, 1, 28-35
11. Kumar, G. G.; Sampath, S. Solid State Ionics 2003, 160, 289-300
12. Xu, C.; Chiang, S. W.; Ma, J.; Kang, F. J. Electrochem. Soc. 2013, 160, A93-A97
13. Xu, C.; Li, B.; Du, H.; Kang, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 933-935
14. Wei, C.; Xu, C.; Li, B.; Du, H.; Kang, F. J. Phys. Chem. Solids 2012, 73, 1487-1491
15. Lee, J.; Ju, J. B.; Cho, W. I.; Cho, B. W.; Oh, S. H. Electrochim. Acta 2013, 112, 138-143
16. Ohzuku, T.; Ueda, A. Solid State Ionics 1994, 69, 201-211
17. Thackeray, M. M.; Rossouw, M. H.; de Kock, A.; de la Harpe, A. P.; Gummow, R. J.; Pearce, K.; Liles, D. C. J. Power Sources 1993, 43, 289-300
18. Chabre, Y.; Pannetier, J. Prog. Solid State Chem. 1995, 23, 1-130
19. Hashem, A. M.; Abdel-Latif, A. M.; Abuzeid, H. M.; Abbas, H. M.; Ehrenberg, H.; Farag, R. S.; Mauger, A.; Julien, C. M. J. Alloys Compd. 2011, 509, 9669-9674
20. Kim, J.; Manthiram, A. Nature 1997, 390, 265-267
21. Ammundsen, B.; Paulsen, J. Adv. Mater. 2001, 13, 943-956
22. McLarnon, F. R.; Cairns, E. J. J. Electrochem. Soc. 1991, 138, 645-656
23. Yang, C.; Lin, S. J. Power Sources 2002, 112, 174-183
24. Tang, N.; Tian, X.; Yang, C.; Pi, Z.; Han, Q. J. Phys. Chem. Solids 2010, 71, 258-262
25. Shen, Y.; Kordesch, K. J. Power Sources 2000, 87, 162-166
26. Manickam, M.; Singh, P.; Issa, T. B.; Thurgate, S.; Marco, R. D. J. Power Sources 2004, 130, 254-259
27. Rasul, S.; Suzuki, S.; Yamaguchi, S.; Miyayama, M. Electrochim. Acta 2012, 82, 243-249
28. Thackeray, M. M. Prog. Solid State Chem. 1997, 25, 1-71
29. Devaraj, S.; Munichandraiah, N. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 4406-4417
30. Luo, J. Y.; Xia, Y. Y. J. Electrochem. Soc. 2007, 154, A987-A992
31. Cheng, F.; Zhao, J.; Song, W.; Li, C.; Ma, H.; Chen, J.; Shen, P. Inorg. Chem. 2006, 45, 2038-2044
32. Zeng, J. H.; Wang, Y. F.; Yang, Y.; Zhang, J. J. Mater. Chem. 2010, 20, 10915-10918
33. Mathew, V.; Lim, J.; Kang, J.; Gim, J.; Rai, A. K.; Kim, J. Electrochem. Commun. 2011, 13, 730-733
34. Chae, E.; Gim, J.; Song, J.; Kim, S.; Mathew, V.; Han, J.; Boo, S.; Kim, J. RSC Adv. 2013, 3, 26328-26333
35. Shi, Y. F.; Guo, B. K.; Corr, S. A.; Shi, Q. H.; Hu, Y. S.; Heier, K. R.; Chen, L. Q.; Seshadri, R.; Stucky, G. D. Nano Lett. 2009, 9, 4215-4220
36. Zhan, F. M.; Geng, B. Y.; Guo, Y. J. Chem.-Eur. J. 2009, 15, 6169-6174
37. Liu, H.; Wang, G. X.; Liu, J.; Qiao, S. Z.; Ahn, H. J. Mater. Chem. 2011, 21, 3046-3052
38. Shi, D. Q.; Tu, J. P.; Yuan, Y. F.; Wu, H. M.; Li, Y.; Zhao, X. B. Electrochem. Commun. 2006, 8, 1610-1614
39. Guo, Y. G.; Hu, Y. S.; Maier, J. Chem. Commun. 2006, 26, 2783-2785
40. Ren, Y.; Armstrong, A. R.; Jiao, F.; Bruce, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 996-1004
41. Jiao, F. Bao. J.; Hill, A. H.; Bruce, P. G. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 9711-9716
42. Kang, E.; Jung, Y. S.; Kim, G.-H.; Chun, J.; Wiesner, U.; Dillon, A. C.; Kim, J. K.; Lee, J. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 4349-4357
43. Doherty, C. M.; Caruso, R. A.; Smarsly, B. M.; Drummond, C. J. Chem. Mater. 2009, 21, 2895-2903
44. Shi, Z. C.; Attia, A.; Ye, W. L.; Wang, Q.; Li, Y. X.; Yang, Y. Electrochim. Acta 2008, 53, 2665-2673
45. Li, L.; Hua, P.; Tian, X.; Yang, C.; Pi, Z. Electrochim. Acta 2010, 55, 1682-1686
46. Li, L.; Wang, Y.; Wang, Y.; Han, Y.; Qiu, F.; Liu, G.; Yan, C.; Song, D.; Jiao, L.; Yuan, H. J. Power Sources 2011, 196, 10758-10761
47. Jung, H. G.; Oh, S. W.; Ce, J.; Jayaprakash, N.; Sun, Y. K. Electrochem. Commun. 2009, 11, 756-759
48. Ravel, B.; Newville, M. J. Synchrotron Radiat. 2005, 12, 537-541
49. Cheng, F. Y.; Chen, J.; Gou, L.; Shen, P. W. Adv. Mater. 2005, 17, 2753-2756
50. Rumble, C.; Conry, T. E.; Doeff, M.; Cairns, E. J.; Penner-Hahn, J. E.; Deb, A. J. Electrochem. Soc. 2010, 157, A1317-A1322
51. Gilbert, B.; Frazer, B. H.; Belz, A.; Conrad, P. G.; Nealson, K. H.; Haskel, D.; Lang, J. C.; Srajer, G.; De Stasio, G. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 2839-2847
52. Bridges, F.; Booth, C. H.; Anderson, M.; Kwei, G. H.; Neumeier, J. J.; Snyder, J.; Mitchell, J.; Gardner, J. S.; Brosha, E. Phys. Rev. B 2001, 63, 214405
53. Zhang, Y.; Toebes, M. L.; van der Eerden, A.; Grady, W. E. O.; de Jong, K. P.; Koningsberger, D. C. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 18509-18519
54. Morales, F.; Grandjean, D.; Mens, A.; de Groot, F. M. F.; Wec huysen, B. M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 8626-8639
55. Su, D.; Ahn, H. J.; Wang, G. NPG Asia Mater. 2013, 5, e70
56. Prélot, B.; Poinsignon, C.; Thomas, F.; Schouller, E.; Villiéras, F. J. Colloid Interface Sci. 2003, 257, 77-84
57. Julien, C.; Massot, M. In New trends in intercalation compounds for energy storage; Julien, C.; Pereira-Ramos, J. P.; Momchilov, A., Ed.; Kluwer Academic Publisher: Dordrecht, 2001, 235-252.
58. Thackeray, M. M. In Handbook of Battery Materials, Besenhard, J. O., Ed.; Wiley-VCH: Weinheim, 1999; pp 293-300.
59. Thackeray, M. M.; Rossouw, M. H.; Gummow, R. J.; Liles, D. C.; Pearce, K.; de Kock, A.; David, W. I. F.; Hull, S. Electrochim. Acta 1993, 38, 1259-1267
60. David, W. I. F.; Thackeray, M. M.; Bruce, P. G.; Goodenough, J. B. Mater. Res. Bull. 1984, 19, 99-106
61. Levi, E.; Zinigrad, E.; Teller, H.; Levi, M. D.; Aurbach, D.; Mengeritsky, E.; Elster, E.; Dan, P.; Granot, E.; Yamin, H. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 4133-4141
62. Shao-Horn, Y.; Hackney, S. A.; Armstrong, A. R.; Bruce, P. G.; Gitzendanner, R.; Johnson, C. S.; Thackeray, M. M. J. Electrochem. Soc. 1999, 146, 2404-2412
63. Chiang, Y. M.; Wang, H.; Jang, Y. I. Chem. Mater. 2001, 13, 53-63
64. Dose, W. M.; Sharma, N.; Donne, S. W. J. Power Sources 2014, 258, 155-163
65. Sarciaux, S.; Salle, A. L. G. L.; Verbaere, A.; Piffard, Y.; Guyomard, D. J. Power Sources 1999, 81-82, 661-665
66. Tompsett, D. A.; Islam, M. S. Chem. Mater. 2013, 25, 2515-2526
67. Shen, X. F.; Ding, Y. S.; Hanson, J. C.; Aindow, M.; Suib, S. L. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4570-4571
68. Song, J.; Noked, M.; Gillette, E.; Duay, J.; Rubloff, G.; Lee, S. B. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 5256-5264
69. Lee, B.; Yoon, C. S.; Lee, H. R.; Chung, K. Y.; Cho, B. Y.; Oh, S. H. Sci. Rep. 2014, 4, 6066-6074
70. Thackeray, M. M. J. Electrochem. Soc. 1995, 142, 2558-2563
71. Gummow, R. J.; Thackeray, M. M. J. Electrochem. Soc. 1994, 141, 1178-1182
72. Kang, S. H.; Goodenough, J. B.; Rabenberg, L. K. Chem. Mater. 2001, 13, 1758-1764
73. Kang, S. H.; Goodenough, J. B. J. Electrochem. Soc. 2000, 147, 3621-3627