Spatial Distributions of Discharged Products of Lithium-Oxygen Batteries Revealed by Synchrotron X-ray Transmission Microscopy

Nano Letters

Volumn 15, Issue 10, 2015, Pages 6932-6938

  Olivares Marín, Mara ^a   Sorrentino, Andrea ^b   Lee, Rung Chuan ^c   Pereiro, Eva ^b   Wu, Nae Lih ^c   Tonti, Dino ^a  

^a INSTITUT DE CIÈNCIA DE MATERIALS DE BARCELONA ICMAB CSIC   (Spain)

^b ALBA SYNCHROTRON LIGHT SOURCE   (Spain)

^c NATIONAL TAIWAN UNIVERSITY   (Taiwan)

Author keywords

Li2O2; LiO2; Lithium oxygen batteries; soft X ray microscopy; toroids

Indexed keywords

CARBON; CARBONATES; ELECTRIC BATTERIES; ELECTROLYTES; LITHIUM-ION BATTERIES; OXIDATION; OXYGEN; PEROXIDES; SOLID ELECTROLYTES; X RAY MICROSCOPES;

LIO2; LITHIUM-OXYGEN BATTERIES; MORPHOLOGICAL ASPECTS; SOFT X-RAY MICROSCOPY; SOLID ELECTROLYTE INTERFACES; SPATIAL RESOLUTION; SYNCHROTRON X RAYS; TOROIDS;

LITHIUM;

LITHIUM; OXYGEN;

CHEMISTRY; ELECTRON MICROSCOPY; POWER SUPPLY; PROCEDURES; SYNCHROTRON;

ELECTRIC POWER SUPPLIES; LITHIUM; MICROSCOPY, ELECTRON; OXYGEN; SYNCHROTRONS;

EID: 84944416380     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b02862     Document Type: Article

References (44)

1. Bruce, P. G.; Freunberger, S. A.; Hardwick, L. J.; Tarascon, J. M. Nat. Mater. 2012, 11, 19-29 10.1038/nmat3191
2. Christensen, J.; Albertus, P.; Sanchez-Carrera, R. S.; Lohmann, T.; Kozinsky, B.; Liedtke, R.; Ahmed, J.; Kojic, A. J. Electrochem. Soc. 2012, 159, R1-R30 10.1149/2.086202jes
3. Mizuno, F.; Nakanishi, S.; Kotani, Y.; Yokoishi, S.; Hideki, I. Electrochemistry 2010, 78, 403-405 10.5796/electrochemistry.78.403
4. McCloskey, B. D.; Speidel, A.; Scheffler, R.; Miller, D. C.; Viswanathan, V.; Hummelshøj, J. S.; Nørskov, J. K.; Luntz, A. C. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 997-1001 10.1021/jz300243r
5. Freunberger, S. A.; Chen, Y.; Drewett, N. E.; Hardwick, L. J.; Bardé, F.; Bruce, P. G. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 8609-8613 10.1002/anie.201102357
6. Hase, Y.; Ito, E.; Shiga, T.; Mizuno, F.; Nishikoori, H.; Iba, H.; Takechi, K. Chem. Commun. 2013, 49, 8389-8391 10.1039/c3cc44723e
7. Gallant, B. M.; Kwabi, D. G.; Mitchell, R. R.; Zhou, J.; Thompson, C. V.; Shao-Horn, Y. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2518-2528 10.1039/c3ee40998h
8. Elia, G. A.; Hassoun, J.; Kwak, W. J.; Sun, Y. K.; Scrosati, B.; Mueller, F.; Bresser, D.; Passerini, S.; Oberhumer, P.; Tsiouvaras, N.; Reiter, J. Nano Lett. 2014, 14, 6572-6577 10.1021/nl5031985
9. Johnson, L.; Li, C.; Liu, Z.; Chen, Y.; Freunberger, S. A.; Ashok, P. C.; Praveen, B. B.; Dholakia, K.; Tarascon, J. M.; Bruce, P. G. Nat. Chem. 2014, 6, 1091-1099 10.1038/nchem.2101
10. Aetukuri, N. B.; McCloskey, B. D.; Garcia, J. M.; Krupp, L. E.; Viswanathan, V.; Luntz, A. C. Nat. Chem. 2015, 7, 50-56 10.1038/nchem.2132
11. Zhai, D.; Wang, H. H.; Lau, K. C.; Gao, J.; Redfern, P. C.; Kang, F.; Li, B.; Indacochea, E.; Das, U.; Sun, H. H.; Sun, H. J.; Amine, K.; Curtiss, L. A. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 2705-2710 10.1021/jz501323n
12. Kang, S.; Mo, Y.; Ong, S. P.; Ceder, G. Nano Lett. 2014, 14, 1016-20 10.1021/nl404557w
13. Bender, C. L.; Hartmann, P.; Vračar, M.; Adelhelm, P.; Janek, J. Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1301863 10.1002/aenm.201301863
14. Ren, X.; Wu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 2923-2926 10.1021/ja312059q
15. Hartmann, P.; Bender, C. L.; Vračar, M.; Dürr, A. K.; Garsuch, A.; Janek, J.; Adelhelm, P. Nat. Mater. 2013, 12, 228-232 10.1038/nmat3486
16. Ganapathy, S.; Adams, B. D.; Stenou, G.; Anastasaki, M. S.; Goubitz, K.; Miao, X. F.; Nazar, L. F.; Wagemaker, M. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 16335-16344 10.1021/ja508794r
17. Zhong, L.; Mitchell, R. R.; Liu, Y.; Gallant, B. M.; Thompson, C. V.; Huang, J. Y.; Mao, S. X.; Shao-Horn, Y. Nano Lett. 2013, 13, 2209-2214 10.1021/nl400731w
18. Jung, H. G.; Kim, H. S.; Park, J. B.; Oh, I. H.; Hassoun, J.; Yoon, C. S.; Scrosati, B.; Sun, Y. K. Nano Lett. 2012, 12, 4333-4335 10.1021/nl302066d
19. Cao, R.; Walter, E. D.; Xu, W.; Nasybulin, E. N.; Bhattacharya, P.; Bowden, M. E.; Engelhard, M. H.; Zhang, J. G. ChemSusChem 2014, 7, 2436-2440 10.1002/cssc.201402315
20. Frith, J. T.; Russell, A. E.; Garcia-Araez, N.; Owen, J. R. Electrochem. Commun. 2014, 46, 33-35 10.1016/j.elecom.2014.06.001
21. Yang, J.; Zhai, D.; Wang, H. H.; Lau, K. C.; Schlueter, J. A.; Du, P.; Myers, D. J.; Sun, Y. K.; Curtiss, L. A.; Amine, K. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 3764-3771 10.1039/c3cp00069a
22. Zhai, D.; Wang, H. H.; Yang, J.; Lau, K. C.; Li, K.; Amine, K.; Curtiss, L. A. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 15364-15372 10.1021/ja403199d
23. Zhai, D.; Lau, K. C.; Wang, H. H.; Wen, J.; Miller, D. J.; Lu, J.; Kang, F.; Li, B.; Yang, W.; Gao, J.; Indacochea, E.; Curtiss, L. A.; Amine, K. Nano Lett. 2015, 15, 1041-1046 10.1021/nl503943z
24. Sorrentino, A.; Nicolás, J.; Valcárcel, R.; Chichón, F. J.; Rosanes, M.; Avila, J.; Tkachuk, A.; Irwin, J.; Ferrer, S.; Pereiro, E. J. Synchrotron Radiat. 2015, 22, 1112 10.1107/S1600577515008632
25. Pereiro, E.; Nicolas, J.; Ferrer, S.; Howells, M. R. J. Synchrotron Radiat. 2009, 16, 505-12 10.1107/S0909049509019396
26. Yang, F.; Liu, Y.; Martha, S. K.; Wu, Z.; Andrews, J. C.; Ice, G. E.; Pianetta, P.; Nanda, J. Nano Lett. 2014, 14, 4334-41 10.1021/nl502090z
27. Chueh, W. C.; El Gabaly, F.; Sugar, J. D.; Bartelt, N. C.; McDaniel, A. H.; Fenton, K. R.; Zavadil, K. R.; Tyliszczak, T.; Lai, W.; McCarty, K. F. Nano Lett. 2013, 13, 866-872 10.1021/nl3031899
28. Chao, S.-C.; Yen, Y.-C.; Song, Y.-F.; Sheu, H.-S.; Wu, H.-C.; Wu, N.-L. J. Electrochem. Soc. 2011, 158, A1335 10.1149/2.043112jes
29. Chao, S.-C.; Yen, Y.-C.; Song, Y.-F.; Chen, Y.-M.; Wu, H.-C.; Wu, N.-L. Electrochem. Commun. 2010, 12, 234-237 10.1016/j.elecom.2009.12.002
30. Lin, C.-N.; Chen, W.-C.; Song, Y.-F.; Wang, C.-C.; Tsai, L.-D.; Wu, N.-L. J. Power Sources 2014, 263, 98-103 10.1016/j.jpowsour.2014.04.003
31. Mitchell, R. R.; Gallant, B. M.; Thompson, C. V.; Shao-Horn, Y. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2952-2958 10.1039/c1ee01496j
32. Mitchell, R. R.; Gallant, B. M.; Shao-Horn, Y.; Thompson, C. V. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 1060-1064 10.1021/jz4003586
33. Xia, C.; Waletzko, M.; Chen, L.; Peppler, K.; Klar, P. J.; Janek, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 12083-12092 10.1021/am5010943
34. Adams, B. D.; Radtke, C.; Black, R.; Trudeau, M. L.; Zaghib, K.; Nazar, L. F. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1772-1778 10.1039/c3ee40697k
35. Zheng, H.; Xiao, D.; Li, X.; Liu, Y.; Wu, Y.; Wang, J.; Jiang, K.; Chen, C.; Gu, L.; Wei, X.; Hu, Y. S.; Chen, Q.; Li, H. Nano Lett. 2014, 14, 4245-4249 10.1021/nl500862u
36. Gallant, B. M.; Mitchell, R. R.; Kwabi, D. G.; Zhou, J.; Zuin, L.; Thompson, C. V.; Shao-Horn, Y. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 20800-20805 10.1021/jp308093b
37. Mizuno, F.; Takechi, K.; Higashi, S.; Shiga, T.; Shiotsuki, T.; Takazawa, N.; Sakurabayashi, Y.; Okazaki, S.; Nitta, I.; Kodama, T.; Nakamoto, H.; Nishikoori, H.; Nakanishi, S.; Kotani, Y.; Iba, H. J. Power Sources 2013, 228, 47-56 10.1016/j.jpowsour.2012.11.077
38. Radin, M. D.; Rodriguez, J. F.; Tian, F.; Siegel, D. J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1093-1103 10.1021/ja208944x
39. Li, Y.; Wang, J.; Li, X.; Geng, D.; Banis, M. N.; Tang, Y.; Wang, D.; Li, R.; Sham, T. K.; Sun, X. J. Mater. Chem. 2012, 22, 20170-20174 10.1039/c2jm34718k
40. Zakharchenko, T. K.; Kozmenkova, A. Y.; Itkis, D. M.; Goodilin, E. A. Beilstein J. Nanotechnol. 2013, 4, 758-762 10.3762/bjnano.4.86
41. Qiao, R.; Chuang, Y. D.; Yan, S.; Yang, W. PLoS One 2012, 7, e49182 10.1371/journal.pone.0049182
42. Ruckman, M. W.; Chen, J.; Qiu, S. L.; Kuiper, P.; Strongin, M.; Dunlap, B. I. Phys. Rev. Lett. 1991, 67, 2533-2536 10.1103/PhysRevLett.67.2533
43. Ong, S. P.; Mo, Y.; Ceder, G. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012, 85, 081105 10.1103/PhysRevB.85.081105
44. Goodenough, J. B.; Park, K. S. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1167-1176 10.1021/ja3091438