Countering Voltage Decay and Capacity Fading of Lithium-Rich Cathode Material at 60 °c by Hybrid Surface Protection Layers

Advanced Energy Materials

Volumn 5, Issue 13, 2015, Pages

  Liu, Wen ^a   Oh, Pilgun ^a   Liu, Xien ^a   Myeong, Seungjun ^a   Cho, Woongrae ^a   Cho, Jaephil ^a  

^a Ulsan National Institute of Science and Technology   (South Korea)

Author keywords

Li rich cathodes; lithium ion batteries; structural stability; surface coating; voltage decay

Indexed keywords

CATHODE MATERIALS; CATHODES; COBALT COMPOUNDS; DETERIORATION; LITHIUM-ION BATTERIES; MAGNESIUM COMPOUNDS; MANGANESE COMPOUNDS; NICKEL COMPOUNDS; STABILITY; SURFACE TREATMENT; SURGE PROTECTION;

AVERAGE DISCHARGE VOLTAGE; CAPACITY RETENTION; ELEVATED TEMPERATURE; HIGH ENERGY DENSITIES; SPHERICAL CATHODES; STRUCTURAL DETERIORATION; STRUCTURAL STABILITIES; SURFACE COATINGS;

LITHIUM COMPOUNDS;

EID: 84937024497     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201500274     Document Type: Article

References (60)

1. a) J. B. Goodenough, Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1053
2. b) J. Liu, J.-G. Zhang, Z. Yang, J. P. Lemmon, C. Imhoff, G. L. Graff, L. Li, J. Hu, C. Wang, J. Xiao, G. Xia, V. V. Viswanathan, S. Baskaran, V. Sprenkle, X. Li, Y. Shao, B. Schwenzer, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 929
3. c) B. Xu, D. Qian, Z. Wang, Y. S. Meng, Mater. Sci. Eng., R 2012, 73, 51
4. d) M. M. Thackeray, C. Wolverton, E. D. Isaacs, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7854
5. e) T.-H. Kim, J.-S. Park, S. K. Chang, S. Choi, J. H. Ryu, H.-K. Song, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 860.
6. V. Etacheri, R. Marom, R. Elazari, G. Salitra, D. Aurbach, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3243.
7. a) H. J. Yu, H. S. Zhou, J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 1268
8. b) P. He, H. J. Yu, D. Li, H. S. Zhou, J. Mater. Chem. 2012, 22, 3680
9. c) M. M. Thackeray, S. H. Kang, C. S. Johnson, J. T. Vaughey, R. Benedek, S. A. Hackney, J. Mater. Chem. 2007, 17, 3112.
10. a) A. R. Armstrong, M. Holzapfel, P. Novak, C. S. Johnson, S. H. Kang, M. M. Thackeray, P. G. Bruce, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8694
11. b) S. H. Kang, P. Kempgens, S. Greenbaum, A. J. Kropf, K. Amine, M. M. Thackeray, J. Mater. Chem. 2007, 17, 2069
12. c) H. D. Liu, C. R. Fell, K. An, L. Cai, Y. S. Meng, J. Power Sources 2013, 240, 772
13. d) A. R. Armstrong, M. Holzapfel, P. Novák, C. S. Johnson, S.-H. Kang, M. M. Thackeray, P. G. Bruce, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8694.
14. a) X. Yu, Y. Lyu, L. Gu, H. Wu, S.-M. Bak, Y. Zhou, K. Amine, S. N. Ehrlich, H. Li, K.-W. Nam, X.-Q. Yang, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1300950
15. b) T. A. Arunkumar, Y. Wu, A. Manthiram, Chem. Mater. 2007, 19, 3067
16. c) Y. Wang, X. Bie, K. Nikolowski, H. Ehrenberg, F. Du, M. Hinterstein, C. Wang, G. Chen, Y. Wei, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 3279
17. d) M. Gu, I. Belharouak, J. M. Zheng, H. M. Wu, J. Xiao, A. Genc, K. Amine, S. Thevuthasan, D. R. Baer, J. G. Zhang, N. D. Browning, J. Liu, C. M. Wang, ACS Nano 2013, 7, 760.
18. a) C. R. Fell, D. Qian, K. J. Carroll, M. Chi, J. L. Jones, Y. S. Meng, Chem. Mater. 2013, 25, 1621
19. b) B. Xu, C. R. Fell, M. Chi, Y. S. Meng, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2223.
20. 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.
21. a) N. Yabuuchi, K. Yoshii, S.-T. Myung, I. Nakai, S. Komaba, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4404
22. b) S. Hy, F. Felix, J. Rick, W. N. Su, B. J. Hwang, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 999
23. c) 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.
24. a) J. M. Zheng, M. Gu, J. Xiao, P. J. Zuo, C. M. Wang, J. G. Zhang, Nano Lett. 2013, 13, 3824
25. b) J. R. Croy, K. G. Gallagher, M. Balasubramanian, Z. H. Chen, Y. Ren, D. Kim, S. H. Kang, D. W. Dees, M. M. Thackeray, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 6525.
26. a) M. Prabu, M. V. Reddy, S. Selvasekarapandian, S. Admas, K. P. Loh, G. V. S. Rao, B. V. R. Chowdari, J. Electrochem. Soc. 2013, 160, A3144
27. b) D. Lu, M. Xu, L. Zhou, A. Garsuch, B. L. Lucht, J. Electrochem. Soc. 2013, 160, A3138
28. c) P. Oh, M. Ko, S. Myeong, Y. Kim, J. Cho, Adv. Energy Mater. 2014, 1400631
29. d) Y. Cho, P. Oh, J. Cho, Nano Lett. 2013, 13, 1145
30. e) X. Zhang, I. Belharouak, L. Li, Y. Lei, J. W. Elam, A. Nie, X. Chen, R. S. Yassar, R. L. Axelbaum, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 1299.
31. a) W. C. West, J. Soler, M. C. Smart, B. V. Ratnakumar, S. Firdosy, V. Ravi, M. S. Anderson, J. Hrbacek, E. S. Lee, A. Manthiram, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, A883
32. b) Y. Wu, A. Manthiram, Electrochem. Solid-State Lett. 2006, 9, A221.
33. J. M. Zheng, J. Li, Z. R. Zhang, X. J. Guo, Y. Yang, Solid State Ionics 2008, 179, 1794.
34. G. Singh, R. Thomas, A. Kumar, R. S. Katiyar, A. Manivannan, J. Electrochem. Soc. 2012, 159, A470.
35. J. Gao, J. Kim, A. Manthiram, Electrochem. Commun. 2009, 11, 84.
36. a) K. J. Rosina, M. Jiang, D. L. Zeng, E. Salager, A. S. Best, C. P. Grey, J. Mater. Chem. 2012, 22, 20602
37. b) Y. K. Sun, M. J. Lee, C. S. Yoon, J. Hassoun, K. Amine, B. Scrosati, Adv. Mater. 2012, 24, 1192
38. c) G. R. Li, X. Feng, Y. Ding, S. H. Ye, X. P. Gao, Electrochim. Acta 2012, 78, 308.
39. a) D. Shin, C. Wolverton, J. R. Croy, M. Balasubramanian, S. H. Kang, C. M. L. Rivera, M. M. Thackeray, J. Electrochem. Soc. 2012, 159, A121
40. b) S.-H. Kang, M. M. Thackeray, Electrochem. Commun. 2009, 11, 748.
41. Z. Wang, E. Liu, C. He, C. Shi, J. Li, N. Zhao, J. Power Sources 2013, 236, 25.
42. a) Q. Y. Wang, J. Liu, A. V. Murugan, A. Manthiram, J. Mater. Chem. 2009, 19, 4965
43. b) Y. Wu, A. Vadivel Murugan, A. Manthiram, J. Electrochem. Soc. 2008, 155, A635.
44. a) S. H. Kang, C. S. Johnson, J. T. Vaughey, K. Amine, M. M. Thackeray, J. Electrochem. Soc. 2006, 153, A1186
45. b) S. H. Kang, M. M. Thackeray, J. Electrochem. Soc. 2008, 155, A269.
46. a) I. Bloom, L. Trahey, A. Abouimrane, I. Belharouak, X. Zhang, Q. Wu, W. Lu, D. P. Abraham, M. Bettge, J. W. Elam, X. Meng, A. K. Burrell, C. Ban, R. Tenent, J. Nanda, N. Dudney, J. Power Sources 2014, 249, 509
47. b) A. Boulineau, L. Simonin, J. F. Colin, E. Canevet, L. Daniel, S. Patoux, Chem. Mater. 2012, 24, 3558
48. c) J. Zheng, P. Xu, M. Gu, J. Xiao, N. D. Browning, P. Yan, C. Wang, J.-G. Zhang, Chem. Mater. 2015, 27, 1381.
49. a) J. R. Croy, D. Kim, M. Balasubramanian, K. Gallagher, S. H. Kang, M. M. Thackeray, J. Electrochem. Soc. 2012, 159, A781
50. b) Q. Li, G. Li, C. Fu, D. Luo, J. Fan, L. Li, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014
51. c) J.-H. Shim, S. Lee, S. S. Park, Chem. Mater. 2014, 26, 2537.
52. F. Hanic, M. Handlović, K. Burdova, J. Majling, J. Crystallogr. Spectrosc. Res. 1982, 12, 99.
53. a) F. Cheng, J. Chen, H. Zhou, A. Manthiram, J. Electrochem. Soc. 2013, 160, A1661
54. b) Y. Paik, C. P. Grey, C. S. Johnson, J. S. Kim, M. M. Thackeray, Chem. Mater. 2002, 14, 5109
55. c) J. K. Ngala, S. Alia, A. Dobley, V. M. B. Crisostomo, S. L. Suib, Chem. Mater. 2006, 19, 229.
56. a) R. Wang, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 1358
57. b) A. Boulineau, L. Croguennec, C. Delmas, F. Weill, Chem. Mater. 2009, 21, 4216.
58. a) Y. Cho, P. Oh, J. Cho, Nano Lett. 2013, 13, 1145
59. b) P. Oh, S. Myeong, W. Cho, M. J. Lee, M. Ko, H. Y. Jeong, J. Cho, Nano Lett. 2014, 14, 5965.
60. J. Reed, G. Ceder, Chem. Rev. 2004, 104, 4513.