Solid-state activation of Li2O2 oxidation kinetics and implications for Li-O2 batteries

Energy and Environmental Science

Volumn 8, Issue 8, 2015, Pages 2417-2426

  Yao, Koffi P C ^a   Risch, Marcel ^b   Sayed, Sayed Youssef ^b,g   Lee, Yueh Lin ^b   Harding, Jonathon R ^a   Grimaud, Alexis ^a,h   Pour, Nir ^b   Xu, Zhichuan ^c   Zhou, Jigang ^d   Mansour, Azzam ^e   Bardé, Fanny ^f   Shao Horn, Yang ^a  

^a Massachusetts Institute of Technology   (United States)

^b MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^c NANYANG TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (Singapore)

^d CANADIAN LIGHT SOURCE INC   (Canada)

^e NAVAL SURFACE WARFARE CENTER   (United States)

^f Toyota Motor Europe   (Belgium)

^g CAIRO UNIVERSITY   (Egypt)

^h Centre de Recherche Interdisciplinaire en Biologie   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CARBON; CHROMIUM COMPOUNDS; ELECTROCHEMISTRY; ELECTRODES; KINETICS; LITHIUM-AIR BATTERIES; METAL NANOPARTICLES; NITROGEN COMPOUNDS; OXIDATION; PHOSPHORUS COMPOUNDS; PRECIOUS METALS; REACTION KINETICS; URANIUM COMPOUNDS; X RAY ABSORPTION SPECTROSCOPY;

CARBON CONTAINING; CHEMICAL CONVERSIONS; ELECTROCHEMICAL ACTIVITIES; LITHIUM METAL OXIDES; OXIDATION KINETICS; STRONG CORRELATION; SURFACE OXIDATIONS; THERMOCHEMICAL ANALYSIS;

LITHIUM COMPOUNDS;

CARBON; ELECTRODE; LITHIUM; NANOTECHNOLOGY; OXIDATION; REACTION KINETICS; THEORETICAL STUDY; THERMOCHEMISTRY; X-RAY SPECTROSCOPY;

EID: 84938315761     PISSN: 17545692     EISSN: 17545706     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c5ee00967g     Document Type: Article

References (65)

1. M. Armand J. M. Tarascon Nature 2008 451 652
2. P. G. Bruce S. A. Freunberger L. J. Hardwick J.-M. Tarascon Nat. Mater. 2012 11 19
3. Y.-C. Lu B. M. Gallant D. G. Kwabi J. R. Harding R. R. Mitchell M. S. Whittingham Y. Shao-Horn Energy Environ. Sci. 2013 6 750
4. K. G. Gallagher S. Goebel T. Greszler M. Mathias W. Oelerich D. Eroglu V. Srinivasan Energy Environ. Sci. 2014 7 1555
5. M. M. Ottakam Thotiyl S. A. Freunberger Z. Peng Y. Chen Z. Liu P. G. Bruce Nat. Mater. 2013 12 1050
6. B. M. Gallant R. R. Mitchell D. G. Kwabi J. Zhou L. Zuin C. V. Thompson Y. Shao-Horn J. Phys. Chem. C 2012 116 20800
7. B. D. McCloskey A. Speidel R. Scheffler D. C. Miller V. Viswanathan J. S. Hummelshøj J. K. Nørskov A. C. Luntz J. Phys. Chem. Lett. 2012 3 997
8. M. M. Ottakam Thotiyl S. A. Freunberger Z. Peng P. G. Bruce J. Am. Chem. Soc. 2013 135 494
9. Y. Shao S. Park J. Xiao J.-G. Zhang Y. Wang J. Liu ACS Catal. 2012 2 844
10. Y.-C. Lu Y. Shao-Horn J. Phys. Chem. Lett. 2012 4 93
11. J. S. Hummelshøj A. C. Luntz J. K. Nørskov J. Chem. Phys. 2013 138 034703
12. Y. Mo S. P. Ong G. Ceder Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2011 84 205446
13. B. D. McCloskey R. Scheffler A. Speidel D. S. Bethune R. M. Shelby A. C. Luntz J. Am. Chem. Soc. 2011 133 18038
14. B. D. McCloskey R. Scheffler A. Speidel G. Girishkumar A. C. Luntz J. Phys. Chem. C 2012 116 23897
15. S. Kang Y. Mo S. P. Ong G. Ceder Chem. Mater. 2013 25 3328
16. S. Ganapathy B. D. Adams G. Stenou M. S. Anastasaki K. Goubitz X.-F. Miao L. F. Nazar M. Wagemaker J. Am. Chem. Soc. 2014 136 16335
17. R. R. Mitchell B. M. Gallant C. V. Thompson Y. Shao-Horn Energy Environ. Sci. 2011 4 2952
18. F. Li R. Ohnishi Y. Yamada J. Kubota K. Domen A. Yamada H. Zhou Chem. Commun. 2013 49 1175
19. R. Black J.-H. Lee B. Adams C. A. Mims L. F. Nazar Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 392
20. Y. Cao S.-R. Cai S.-C. Fan W.-Q. Hu M.-S. Zheng Q.-F. Dong Faraday Discuss. 2014 172 215
21. B. D. McCloskey J. M. Garcia A. C. Luntz J. Phys. Chem. Lett. 2014 5 1230
22. S. A. Freunberger Y. Chen N. E. Drewett L. J. Hardwick F. Bardé P. G. Bruce Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 8609
23. V. Viswanathan K. S. Thygesen J. S. Hummelshøj J. K. Nørskov G. Girishkumar B. D. McCloskey A. C. Luntz J. Chem. Phys. 2011 135 214704
24. S. P. Ong Y. Mo G. Ceder Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012 85 081105
25. M. D. Radin J. F. Rodriguez F. Tian D. J. Siegel J. Am. Chem. Soc. 2012 134 1093
26. P. Albertus G. Girishkumar B. McCloskey R. S. Sánchez-Carrera B. Kozinsky J. Christensen A. C. Luntz J. Electrochem. Soc. 2011 158 A343
27. T. Cetinkaya S. Ozcan M. Uysal M. O. Guler H. Akbulut J. Power Sources 2014 267 140
28. Z. Peng S. A. Freunberger Y. Chen P. G. Bruce Science 2012 337 563
29. J. Xie X. Yao I. P. Madden D.-E. Jiang L.-Y. Chou C.-K. Tsung D. Wang J. Am. Chem. Soc. 2014 136 8903
30. Z. Jian P. Liu F. Li P. He X. Guo M. Chen H. Zhou Angew. Chem., Int. Ed. 2014 53 442
31. F. Li Y. Chen D.-M. Tang Z. Jian C. Liu D. Golberg A. Yamada H. Zhou Energy Environ. Sci. 2014 7 1648
32. C. Kavakli S. Meini G. Harzer N. Tsiouvaras M. Piana A. Siebel A. Garsuch H. A. Gasteiger J. Herranz ChemCatChem 2013 5 3358
33. K. Song J. Jung Y.-U. Heo Y. C. Lee K. Cho Y.-M. Kang Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 15 20075
34. J. R. Harding Y.-C. Lu Y. Tsukada Y. Shao-Horn Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 10540
35. K. P. C. Yao Y.-C. Lu C. V. Amanchukwu D. G. Kwabi M. Risch J. Zhou A. Grimaud P. T. Hammond F. Barde Y. Shao-Horn Phys. Chem. Chem. Phys. 2014 16 2297
36. J. Ming W. J. Kwak J. B. Park C. D. Shin J. Lu L. Curtiss K. Amine Y. K. Sun ChemPhysChem 2014 15 2070
37. B. G. Kim H.-J. Kim S. Back K. W. Nam Y. Jung Y.-K. Han J. W. Choi Sci. Rep. 2014 4 4225
38. R. Cao E. D. Walter W. Xu E. N. Nasybulin P. Bhattacharya M. E. Bowden M. H. Engelhard J.-G. Zhang ChemSusChem 2014 7 2436
39. Z. Peng S. A. Freunberger L. J. Hardwick Y. Chen V. Giordani F. Bardé P. Novák D. Graham J.-M. Tarascon P. G. Bruce Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 6351
40. M. J. Trahan I. Gunasekara S. Mukerjee E. J. Plichta M. A. Hendrickson K. M. Abraham J. Electrochem. Soc. 2014 161 A1706
41. M. J. Trahan S. Mukerjee E. J. Plichta M. A. Hendrickson K. M. Abraham J. Electrochem. Soc. 2013 160 A259
42. C. N. Satterfield, Heterogeneous catalysis in practice, McGraw-Hill, New York, 1980
43. G. V. Chase, S. Zecevic, T. W. Wesley, J. Uddin, K. A. Sasaki, P. G. Vincent, V. Bryantsev, M. Blanco and D. D. Addison, Soluble oxygen evolving catalysts for rechargeable metal-air batteries, US Pat., 2012/0028137, 2012
44. Y. Chen S. A. Freunberger Z. Peng O. Fontaine P. G. Bruce Nat. Chem. 2013 5 489
45. B. J. Bergner A. Schürmann K. Peppler A. Garsuch J. Janek J. Am. Chem. Soc. 2014 136 15054
46. H.-D. Lim H. Song J. Kim H. Gwon Y. Bae K.-Y. Park J. Hong H. Kim T. Kim Y. H. Kim X. Lepró R. Ovalle-Robles R. H. Baughman K. Kang Angew. Chem., Int. Ed. 2014 53 3926
47. S. Devaraj N. Munichandraiah J. Phys. Chem. C 2008 112 4406
48. M. Risch A. Grimaud K. J. May K. A. Stoerzinger T. J. Chen A. N. Mansour Y. Shao-Horn J. Phys. Chem. C 2013 117 8628
49. R. Bernhard S. Meini H. A. Gasteiger J. Electrochem. Soc. 2014 161 A497
50. D. M. Itkis D. A. Semenenko E. Y. Kataev A. I. Belova V. S. Neudachina A. P. Sirotina M. Hävecker D. Teschner A. Knop-Gericke P. Dudin A. Barinov E. A. Goodilin Y. Shao-Horn L. V. Yashina Nano Lett. 2013 13 4697
51. K. P. C. Yao D. G. Kwabi R. A. Quinlan A. N. Mansour A. Grimaud Y.-L. Lee Y.-C. Lu Y. Shao-Horn J. Electrochem. Soc. 2013 160 A824
52. R. Wang X. Yu J. Bai H. Li X. Huang L. Chen X. Yang J. Power Sources 2012 218 113
53. S. A. Freunberger Y. Chen Z. Peng J. M. Griffin L. J. Hardwick F. Bardé P. Novák P. G. Bruce J. Am. Chem. Soc. 2011 133 8040
54. R. Powell R. Tye M. J. Woodman Platinum Met. Rev. 1962 6 138
55. L. Krusin-Elbaum M. Wittmer J. Electrochem. Soc. 1988 135 2610
56. S. Tanuma C. J. Powell D. R. Penn Surf. Interface Anal. 2011 43 689
57. S. L. M. Schroeder G. D. Moggridge R. M. Ormerod T. Rayment R. M. Lambert Surf. Sci. 1995 324 L371
58. S. Meini S. Solchenbach M. Piana H. A. Gasteiger J. Electrochem. Soc. 2014 161 A1306
59. A. Jain G. Hautier S. P. Ong C. J. Moore C. C. Fischer K. A. Persson G. Ceder Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2011 84 045115
60. K. S. Kim N. Winograd J. Catal. 1974 35 66
61. F. Zhou M. Cococcioni C. Marianetti D. Morgan G. Ceder Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2004 70 235121
62. P. Lanz C. Villevieille P. Novák Electrochim. Acta 2013 109 426
63. S. Sarkar P. Mahale S. Mitra J. Electrochem. Soc. 2014 161 A934
64. D. Kundu R. Black E. J. Berg L. F. Nazar Energy Environ. Sci. 2015 8 1292
65. H. Deng P. Nie H. Luo Y. Zhang J. Wang X. Zhang J. Mater. Chem. A 2014 2 18256