Hybrid Cellular Nanosheets for High-Performance Lithium-Ion Battery Anodes

Journal of the American Chemical Society

Volumn 137, Issue 37, 2015, Pages 11954-11961

  Yu, Seung Ho ^a,b   Lee, Dong Jun ^a,b   Park, Mihyun ^a,b   Kwon, Soon Gu ^a,b   Lee, Hyeon Seok ^a,b   Jin, Aihua ^a,b   Lee, Kug Seung ^c   Lee, Ji Eun ^a,b,d   Oh, Myoung Hwan ^a,b   Kang, Kisuk ^a,b   Sung, Yung Eun ^a,b   Hyeon, Taeghwan ^a,b  

^a Institute for Basic Science   (South Korea)

^b Seoul National University   (South Korea)

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

^d Korea Electrotechnology Research Institute (KERI)   (South Korea)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANODES; CYCLIC VOLTAMMETRY; ELECTRIC BATTERIES; ELECTRODES; HIGH RESOLUTION TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; IONS; LITHIUM; LITHIUM ALLOYS; NANOSHEETS; SECONDARY BATTERIES; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; X RAY ABSORPTION SPECTROSCOPY;

ELECTROCHEMICAL PERFORMANCE; HIGH PACKING DENSITY; HIGH RATE CAPABILITY; HIGH SPECIFIC CAPACITY; HIGH-PERFORMANCE LITHIUM-ION BATTERIES; IN-SITU X-RAY ABSORPTION SPECTROSCOPY; LITHIATION/DELITHIATION; VAPOR DEPOSITION METHOD;

LITHIUM-ION BATTERIES;

LITHIUM ION; NANOSHEET; TIN DERIVATIVE;

ARTICLE; DIFFUSION; ELECTRIC CURRENT; ELECTROCHEMISTRY; ELECTRODE; THICKNESS; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; X RAY ABSORPTION SPECTROSCOPY;

EID: 84942279248     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.5b03673     Document Type: Article

References (67)

1. Tarascon, J.-M.; Armand, M. Nature 2001, 414, 359-367 10.1038/35104644
2. Bruce, P. G.; Freunberger, S. A.; Hardwick, L. J.; Tarascon, J.-M. Nat. Mater. 2012, 11, 19-29 10.1038/nmat3191
3. Kang, K.; Meng, Y. S.; Breger, J.; Grey, C. P.; Ceder, G. Science 2006, 311, 977-980 10.1126/science.1122152
4. Zhao, X.; Sánchez, B. M.; Dobson, P. J.; Grant, P. S. Nanoscale 2011, 3, 839-855 10.1039/c0nr00594k
5. Ji, X.; Lee, K. T.; Nazar, L. F. Nat. Mater. 2009, 8, 500-506 10.1038/nmat2460
6. Chen, Y.; Freunberger, S. A.; Peng, Z.; Fontaine, O.; Bruce, P. G. Nat. Chem. 2013, 5, 489-494 10.1038/nchem.1646
7. Bruce, P. G.; Scrosati, B.; Tarascon, J.-M. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 2930-2946 10.1002/anie.200702505
8. Aricò, A. S.; Bruce, P.; Scrosati, B.; Tarascon, J.-M.; van Schalkwijk, W. Nat. Mater. 2005, 4, 366-377 10.1038/nmat1368
9. Guo, Y.-G.; Hu, J.-S.; Wan, L.-J. Adv. Mater. 2008, 20, 2878-2887 10.1002/adma.200800627
10. Wu, H. B.; Chen, J. S.; Hng, H. H.; Lou, X. W. Nanoscale 2012, 4, 2526-2542 10.1039/c2nr11966h
11. Ji, L.; Lin, Z.; Alcoutlabi, M.; Zhang, X. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2682-2699 10.1039/c0ee00699h
12. Chan, C. K.; Peng, H.; Liu, G.; McIlwrath, K.; Zhang, X. F.; Huggins, R. A.; Cui, Y. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 31-35 10.1038/nnano.2007.411
13. Teki, R.; Datta, M. K.; Krishnan, R.; Parker, T. C.; Lu, T.-M.; Kumta, P. N.; Koratkar, N. Small 2009, 5, 2236-2242 10.1002/smll.200900382
14. Wu, H.; Chan, G.; Choi, J. W.; Ryu, I.; Yao, Y.; McDowell, M. T.; Lee, S. W.; Jackson, A.; Yang, Y.; Hu, L.; Cui, Y. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 310-315 10.1038/nnano.2012.35
15. Park, M.-H.; Kim, M. G.; Joo, J.; Kim, K.; Kim, J.; Ahn, S.; Cui, Y.; Cho, J. Nano Lett. 2009, 9, 3844-3847 10.1021/nl902058c
16. Jung, S. C.; Choi, J. W.; Han, Y.-K. Nano Lett. 2012, 12, 5342-5347 10.1021/nl3027197
17. Wang, X.-L.; Han, W.-Q.; Chen, H.; Bai, J.; Tyson, T. A.; Yu, X.-Q.; Wang, X.-J.; Yang, X.-Q. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 20692-20695 10.1021/ja208880f
18. Park, M.-H.; Cho, Y.; Kim, K.; Kim, J.; Liu, M.; Cho, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 9647-9650 10.1002/anie.201103062
19. Chockla, A. M.; Klavetter, K. C.; Mullins, C. B.; Korgel, B. A. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 4658-4664 10.1021/am3010253
20. Kravchyk, K.; Protesescu, L.; Bodnarchuk, M. I.; Krumeich, F.; Yarema, M.; Walter, M.; Guntlin, C.; Kovalenko, M. V. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4199-4202 10.1021/ja312604r
21. Park, M.-S.; Wang, G.-X.; Kang, Y.-M.; Wexler, D.; Dou, S.-X.; Liu, H.-K. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 750-753 10.1002/anie.200603309
22. Lou, X. W.; Wang, Y.; Yuan, C.; Lee, J. Y.; Archer, L. A. Adv. Mater. 2006, 18, 2325-2329 10.1002/adma.200600733
23. Kim, C.; Noh, M.; Choi, M.; Cho, J.; Park, B. Chem. Mater. 2005, 17, 3297-3301 10.1021/cm048003o
24. Huang, J. Y.; Zhong, L.; Wang, C. M.; Sullivan, J. P.; Xu, W.; Zhang, L. Q.; Mao, S. X.; Hudak, N. S.; Liu, X. H.; Subramanian, A.; Fan, H.; Qi, L.; Kushima, A.; Li, J. Science 2010, 330, 1515-1520 10.1126/science.1195628
25. Chen, J.; Xu, L.; Li, W.; Gou, X. Adv. Mater. 2005, 17, 582-586 10.1002/adma.200401101
26. Reddy, M. V.; Yu, T.; Sow, C.-H.; Shen, Z. X.; Lim, C. T.; Subba Rao, G. V.; Chowdari, B. V. R. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 2792-2799 10.1002/adfm.200601186
27. Wu, X.-L.; Guo, Y.-G.; Wan, L.-J.; Hu, C.-W. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 16824-16829 10.1021/jp8058307
28. Kim, H. S.; Piao, Y.; Kang, S. H.; Hyeon, T.; Sung, Y.-E. Electrochem. Commun. 2010, 12, 382-385 10.1016/j.elecom.2009.12.040
29. Vetter, J.; Novák, P.; Wagner, M. R.; Veit, C.; Möller, K.-C.; Besenhard, J. O.; Winter, M.; Wohlfahrt-Mehrens, M.; Vogler, C.; Hammouche, A. J. Power Sources 2005, 147, 269-281 10.1016/j.jpowsour.2005.01.006
30. Balakrishnan, P. G.; Ramesh, R.; Prem Kumar, T. J. Power Sources 2006, 155, 401-414 10.1016/j.jpowsour.2005.12.002
31. Arora, P.; White, R. E.; Doyle, M. J. Electrochem. Soc. 1998, 145, 3647-3667 10.1149/1.1838857
32. Zheng, R.; Meng, X.; Tang, F.; Zhang, L.; Ren, J. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 13065-13069 10.1021/jp901474w
33. Liu, N.; Wu, H.; McDowell, M. T.; Yao, Y.; Wang, C.; Cui, Y. Nano Lett. 2012, 12, 3315-3321 10.1021/nl3014814
34. Wang, Z.; Luan, D.; Madhavi, S.; Hu, Y.; Lou, X. W. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5252-5256 10.1039/C1EE02831F
35. Lou, X. W.; Li, C. M.; Archer, L. A. Adv. Mater. 2009, 21, 2536-2539 10.1002/adma.200803439
36. Lou, X. W.; Deng, D.; Lee, J. Y.; Archer, L. A. Chem. Mater. 2008, 20, 6562-6566 10.1021/cm801607e
37. Lin, Y.-S.; Duh, J.-G.; Hung, M.-H. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 13136-13141 10.1021/jp1042624
38. Park, Y.; Choi, N.-S.; Park, S.; Woo, S. H.; Sim, S.; Jang, B. Y.; Oh, S. M.; Park, S.; Cho, J.; Lee, K. T. Adv. Energy Mater. 2013, 3, 206-212 10.1002/aenm.201200389
39. Lee, K. T.; Jung, Y. S.; Oh, S. M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5652-5653 10.1021/ja0345524
40. Zhang, W.-M.; Hu, J.-S.; Guo, Y.-G.; Zheng, S.-F.; Zhong, L.-S.; Song, W.-G.; Wan, L.-J. Adv. Mater. 2008, 20, 1160-1165 10.1002/adma.200701364
41. Yu, Y.; Gu, L.; Wang, C.; Dhanabalan, A.; van Aken, P. A.; Maier, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 6485-6489 10.1002/anie.200901723
42. Liang, J.; Yu, X.-Y.; Zhou, H.; Wu, H. B.; Ding, S.; Lou, X. W. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 12803-12807 10.1002/anie.201407917
43. Xin, S.; Guo, Y.-G.; Wan, L.-J. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 1759-1769 10.1021/ar300094m
44. Jiao, Y.; Han, D.; Liu, L.; Ji, L.; Guo, G.; Hu, J.; Yang, D.; Dong, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 5727-5731 10.1002/anie.201501398
45. Liu, N.; Lu, Z.; Zhao, J.; McDowell, M. T.; Lee, H.-W.; Zhao, W.; Cui, Y. Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 187-192 10.1038/nnano.2014.6
46. Magasinski, A.; Dixon, P.; Hertzberg, B.; Kvit, A.; Ayala, J.; Yushin, G. Nat. Mater. 2010, 9, 353-358 10.1038/nmat2725
47. Lee, S. H.; Yu, S.-H.; Lee, J. E.; Jin, A.; Lee, D. J.; Lee, N.; Jo, H.; Shin, K.; Ahn, T.-Y.; Kim, Y.-W.; Choe, H.; Sung, Y.-E.; Hyeon, T. Nano Lett. 2013, 13, 4249-4256 10.1021/nl401952h
48. Zhou, X.; Yin, Y.-X.; Wan, L.-J.; Guo, Y.-G. Adv. Energy Mater. 2012, 2, 1086-1090 10.1002/aenm.201200158
49. Jiao, Y.; Han, D.; Ding, Y.; Zhang, X.; Guo, G.; Hu, J.; Yang, D.; Dong, A. Nat. Commun. 2015, 6, 6420 10.1038/ncomms7420
50. Yu, S.-H.; Conte, D. E.; Baek, S.; Lee, D.-C.; Park, S.-K.; Lee, K. J.; Piao, Y.; Sung, Y.-E.; Pinna, N. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 4293-4305 10.1002/adfm.201300190
51. Park, J.; An, K.; Hwang, Y.; Park, J.-G.; Noh, H.-J.; Kim, J.-Y.; Park, J.-H.; Hwang, N.-M.; Hyeon, T. Nat. Mater. 2004, 3, 891-895 10.1038/nmat1251
52. Jang, B.; Park, M.; Chae, O. B.; Park, S.; Kim, Y.; Oh, S. M.; Piao, Y.; Hyeon, T. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 15010-15015 10.1021/ja305539r
53. Serna, P.; Gates, B. C. Acc. Chem. Res. 2014, 47, 2612-2620 10.1021/ar500170k
54. Lee, J.; Lee, D.; Oh, E.; Kim, J.; Kim, Y.-P.; Jin, S.; Kim, H.-S.; Hwang, Y.; Kwak, J. H.; Park, J.-G.; Shin, C.-H.; Kim, J.; Hyeon, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 7427-7432 10.1002/anie.200502995
55. Kang, E.; Jung, Y. S.; Cavanagh, A. S.; Kim, G.-H.; George, S. M.; Dillon, A. C.; Kim, J. K.; Lee, J. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 2430-2438 10.1002/adfm.201002576
56. Zhu, S.; Zhou, H.; Hibino, M.; Honma, I.; Ichihara, M. Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 381-386 10.1002/adfm.200400222
57. Han, F.-D.; Yao, B.; Bai, Y.-J. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 8923-8927 10.1021/jp2007599
58. Marichy, C.; Donato, N.; Willinger, M.-G.; Latino, M.; Karpinsky, D.; Yu, S.-H.; Neri, G.; Pinna, N. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 658-666 10.1002/adfm.201001572
59. Wang, H.; Robinson, J. T.; Diankov, G.; Dai, H. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3270-3271 10.1021/ja100329d
60. Wang, D.; Li, X.; Wang, J.; Yang, J.; Geng, D.; Li, R.; Cai, M.; Sham, T.-K.; Sun, X. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 22149-22156 10.1021/jp306041y
61. Paek, S.-M.; Yoo, E.; Honma, I. Nano Lett. 2009, 9, 72-75 10.1021/nl802484w
62. Wen, Z.; Wang, Q.; Zhang, Q.; Li, J. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 2772-2778 10.1002/adfm.200600739
63. Wu, P.; Du, N.; Zhang, H.; Yu, J.; Yang, D. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 22535-22538 10.1021/jp1102109
64. Zhu, J.; Lei, D.; Zhang, G.; Li, Q.; Lu, B.; Wang, T. Nanoscale 2013, 5, 5499-5505 10.1039/c3nr00467h
65. Courtney, I. A.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 2045-2052 10.1149/1.1837740
66. Han, F.; Li, W.-C.; Li, M.-R.; Lu, A.-H. J. Mater. Chem. 2012, 22, 9645-9651 10.1039/c2jm31359f
67. Kim, H.; Park, G. O.; Kim, Y.; Muhammad, S.; Yoo, J.; Balasubramanian, M.; Cho, Y.-H.; Kim, M.-G.; Lee, B.; Kang, K.; Kim, H.; Kim, J. M.; Yoon, W.-S. Chem. Mater. 2014, 26, 6361-6370 10.1021/cm5025603