Cotton-Textile-Enabled, Flexible Lithium-Ion Batteries with Enhanced Capacity and Extended Lifespan

Nano Letters

Volumn 15, Issue 12, 2015, Pages 8194-8203

  Gao, Zan ^a   Song, Ningning ^a   Zhang, Yunya ^a   Li, Xiaodong ^a  

^a University of Virginia   (United States)

Author keywords

flexible power source; graphene; lithium ion battery; nanostructure; nickel sulfide

Indexed keywords

CAPACITANCE; COTTON; ELECTRIC BATTERIES; ELECTRIC DISCHARGES; ELECTROCHEMICAL ELECTRODES; ELECTRODES; GRAPHENE; GRAPHITE ELECTRODES; LITHIUM ALLOYS; LITHIUM COMPOUNDS; NANOSTRUCTURES; TEXTILE FIBERS; TEXTILES;

CYCLIC STABILITY; ELECTROCHEMICAL PERFORMANCE; GRAPHENE ELECTRODES; INITIAL DISCHARGE CAPACITIES; NICKEL SULFIDE; POWER SOURCES; RATE PERFORMANCE; TWO-STEP HEAT TREATMENT;

LITHIUM-ION BATTERIES;

LITHIUM;

CHEMISTRY; GOSSYPIUM; POWER SUPPLY; TEXTILE INDUSTRY;

ELECTRIC POWER SUPPLIES; GOSSYPIUM; LITHIUM; TEXTILE INDUSTRY;

EID: 84949642275     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b03698     Document Type: Article

References (69)

1. Tarascon, J.-M. Philos. Trans. R. Soc., A 2010, 368, 3227-3241 10.1098/rsta.2010.0112
2. Armand, M.; Tarascon, J.-M. Nature 2008, 451, 652-657 10.1038/451652a
3. Bruce, P. G.; Freunberger, S. A.; Hardwick, L. J.; Tarascon, J.-M. Nat. Mater. 2011, 11, 172 10.1038/nmat3237
4. Chiang, Y. M. Science 2010, 330, 1485-1486 10.1126/science.1198591
5. Seh, Z. W.; Yu, J. H.; Li, W.; Hsu, P.-C.; Wang, H.; Sun, Y.; Yao, H.; Zhang, Q.; Cui, Y. Nat. Commun. 2014, 5, 5017 10.1038/ncomms6017
6. Goodenough, J. B.; Park, K. S. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1167-1176 10.1021/ja3091438
7. Liang, M.; Zhi, L. J. Mater. Chem. 2009, 19, 5871-5878 10.1039/b901551e
8. Ge, M.; Rong, J.; Fang, X.; Zhou, C. Nano Lett. 2012, 12, 2318-2323 10.1021/nl300206e
9. Li, X.; Yang, Z.; Fu, Y.; Qiao, L.; Li, D.; Yue, H.; He, D. ACS Nano 2015, 9, 1858-1867 10.1021/nn506760p
10. Xiao, J.; Wang, X.; Yang, X. Q.; Xun, S.; Liu, G.; Koech, P. K.; Liu, J.; Lemmon, J. P. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 2840-2846 10.1002/adfm.201002752
11. Li, Y.; Tan, B.; Wu, Y. Nano Lett. 2008, 8, 265-270 10.1021/nl0725906
12. Zhou, X.; Wan, L. J.; Guo, Y. G. Adv. Mater. 2013, 25, 2152-2157 10.1002/adma.201300071
13. Wang, X.; Li, X.; Sun, X.; Li, F.; Liu, Q.; Wang, Q.; He, D. J. Mater. Chem. 2011, 21, 3571-3573 10.1039/c0jm04356g
14. Mahmood, N.; Zhang, C.; Hou, Y. Small 2013, 9, 1321-1328 10.1002/smll.201203032
15. Zhou, W.; Zheng, J. L.; Yue, Y. H.; Guo, L. Nano Energy 2015, 11, 428-435 10.1016/j.nanoen.2014.11.022
16. Wang, Q.; Nie, Y. X.; He, B.; Xing, L. L.; Xue, X. Y. Solid State Sci. 2014, 31, 81-84 10.1016/j.solidstatesciences.2014.03.001
17. Yan, J. M.; Huang, H. Z.; Zhang, J.; Liu, Z. J.; Yang, Y. J. Power Sources 2005, 146, 264-269 10.1016/j.jpowsour.2005.03.144
18. Zhou, Y.; Yan, D.; Xu, H.; Feng, J.; Jiang, X.; Yue, J.; Yang, J.; Qian, Y. Nano Energy 2015, 12, 528-537 10.1016/j.nanoen.2015.01.019
19. Evans, T.; Piper, D. M.; Kim, S. C.; Han, S. S.; Bhat, V.; Oh, K. H.; Lee, S. H. Adv. Mater. 2014, 26, 7386-7392 10.1002/adma.201402103
20. Son, M. Y.; Choi, J. H.; Kang, Y. C. J. Power Sources 2014, 251, 480-487 10.1016/j.jpowsour.2013.10.093
21. Rui, X.; Tan, H.; Yan, Q. Nanoscale 2014, 6, 9889-9924 10.1039/C4NR03057E
22. Goriparti, S.; Miele, E.; De Angelis, F.; Di Fabrizio, E.; Proietti Zaccaria, R.; Capiglia, C. J. Power Sources 2014, 257, 421-443 10.1016/j.jpowsour.2013.11.103
23. Sun, H.; Qin, D.; Huang, S.; Guo, X.; Li, D.; Luo, Y.; Meng, Q. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2630-2637 10.1039/c0ee00791a
24. Zhang, B.; Ye, X.; Dai, W.; Hou, W.; Xie, Y. Chem.-Eur. J. 2006, 12, 2337-2342 10.1002/chem.200501005
25. Cao, F.; Liu, R.; Zhou, L.; Song, S.; Lei, Y.; Shi, W.; Zhao, F.; Zhang, H. J. Mater. Chem. 2010, 20, 1078-1085 10.1039/B916866D
26. Wang, Q. H.; Kalantar-Zadeh, K.; Kis, A.; Coleman, J. N.; Strano, M. S. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 699-712 10.1038/nnano.2012.193
27. Geng, H.; Kong, S. F.; Wang, Y. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 15152-15158 10.1039/C4TA03440F
28. Takeuchi, T.; Sakaebe, H.; Kageyama, H.; Sakai, T.; Tatsumi, K. J. Electrochem. Soc. 2008, 155, A679-A684 10.1149/1.2953496
29. Duan, W.; Yan, W.; Yan, X.; Munakata, H.; Jin, Y.; Kanamura, K. J. Power Sources 2015, 293, 706-711 10.1016/j.jpowsour.2015.05.098
30. Wang, Q.; Gao, R.; Li, J. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 143107 10.1063/1.2716308
31. Wang, L.; Liu, J.; Zhang, L. L.; Dai, B.; Xu, M.; Ji, M.; Zhao, X. S.; Cao, C.; Zhang, J.; Zhu, H. RSC Adv. 2015, 5, 8422-8426 10.1039/C4RA15607B
32. Liu, C.; Li, F.; Ma, L.-P.; Cheng, H. M. Adv. Mater. 2010, 22, E28-E62 10.1002/adma.200903328
33. Wang, N.; Chen, L.; Ma, X.; Yue, J.; Niu, F.; Xu, H.; Yang, J.; Qian, Y. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 16847-16850 10.1039/C4TA04321A
34. Su, Y.; Li, S.; Wu, D.; Zhang, F.; Liang, H.; Gao, P.; Cheng, C.; Feng, X. ACS Nano 2012, 6, 8349-8356 10.1021/nn303091t
35. Sun, Y.; Hu, X.; Luo, W.; Xia, F.; Huang, Y. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 2436-2444 10.1002/adfm.201202623
36. Zhou, X.; Liu, W.; Yu, X.; Liu, Y.; Fang, Y.; Klankowski, S.; Yang, Y.; Brown, J. E.; Li, J. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 7434-7443 10.1021/am5007194
37. Hu, Y. S.; Liu, X.; Müller, J. O.; Schlögl, R.; Maier, J.; Su, D. S. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 210-214 10.1002/anie.200802988
38. Gwon, H.; Hong, J.; Kim, H.; Seo, D.-H.; Jeon, S.; Kang, K. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 538-551 10.1039/C3EE42927J
39. Zhou, G.; Li, F.; Cheng, H. M. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1307-1338 10.1039/C3EE43182G
40. Wang, X.; Lu, X.; Liu, B.; Chen, D.; Tong, Y.; Shen, G. Adv. Mater. 2014, 26, 4763-4782 10.1002/adma.201400910
41. Lee, Y. H.; Kim, J. S.; Noh, J.; Lee, I.; Kim, H. J.; Choi, S.; Cheng, Q.; Song, Z.; Ma, T.; Smith, B. B.; Tang, R.; Yu, H.; Jiang, H.; Chan, C. K. Nano Lett. 2013, 13, 4969-4974 10.1021/nl4030374
42. Seo, J.; Jeon, S.; Kim, T.; Lee, J.; Choi, J. W. Nano Lett. 2013, 13, 5753-5761 10.1021/nl403860k
43. Hu, L.; Pasta, M.; La Mantia, F.; Cui, L.; Jeong, S.; Deshazer, H. D.; Choi, J. W.; Han, S. M.; Cui, Y. Nano Lett. 2010, 10, 708-714 10.1021/nl903949m
44. Gorgutsa, S.; Gu, J. F.; Skorobogatiy, M. Smart Mater. Struct. 2012, 21, 015010 10.1088/0964-1726/21/1/015010
45. Bao, L.; Li, X. Adv. Mater. 2012, 24, 3246-3252 10.1002/adma.201200246
46. Gao, Z.; Song, N.; Zhang, Y.; Li, X. RSC Adv. 2015, 5, 15438-15447 10.1039/C5RA00028A
47. Raccichini, R.; Varzi, A.; Passerini, S.; Scrosati, B. Nat. Mater. 2014, 14, 271-279 10.1038/nmat4170
48. Srivastava, M.; Singh, J.; Kuila, T.; Layek, R. K.; Kim, N. H.; Lee, J. H. Nanoscale 2015, 7, 4820-4868 10.1039/C4NR07068B
49. Wang, X.; Shi, G. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 790-823 10.1039/C4EE03685A
50. Kim, M.; Kim, D. Y.; Kang, Y.; Park, O. O. RSC Adv. 2015, 5, 3299-3305 10.1039/C4RA13164A
51. Gao, Z.; Song, N.; Li, X. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 14833-14844 10.1039/C5TA03057A
52. Lin, Y.; Cho, J.; Tompsett, G. A.; Westmoreland, P. R.; Huber, G. W. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 20097-20107 10.1021/jp906702p
53. Zhang, Y.; Zhang, L.; Zhou, C. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 2329 10.1021/ar300203n
54. Kim, K. S.; Zhao, Y.; Jang, H.; Lee, S. Y.; Kim, J. M.; Kim, K. S.; Ahn, J.-H.; Kim, P.; Choi, J.-Y.; Hong, B. H. Nature 2009, 457, 706 10.1038/nature07719
55. Yin, Y.; Rioux, R. M.; Erdonmez, C. K.; Hughes, S.; Somorjai, G. A.; Alivisatos, A. P. Science 2004, 304 (5671) 711-714 10.1126/science.1096566
56. Kalender, W. A. Phys. Med. Biol. 2006, 51, R29-R43 10.1088/0031-9155/51/13/R03
57. Ford, E. N. J.; Mendon, S. K.; Thames, S. F.; Ph, D.; Rawlins, J. W. J. Eng. Fibers Fabr. 2010, 5, 10-20
58. Ferrari, A.; Robertson, J. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2000, 61, 14095-14107 10.1103/PhysRevB.61.14095
59. Ji, Z.; Shen, X.; Li, M.; Zhou, H.; Zhu, G.; Chen, K. Nanotechnology 2013, 24, 115603 10.1088/0957-4484/24/11/115603
60. Xu, C.; Wang, X.; Zhu, J. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 19841-19845 10.1021/jp807989b
61. Wang, Y.; He, Q.; Qu, H.; Zhang, X.; Guo, J.; Zhu, J.; Zhao, G.; Colorado, H. A.; Yu, J.; Sun, L.; Bhana, S.; Khan, M. A.; Huang, X.; Young, D. P.; Wang, H.; Wang, X.; Wei, S.; Guo, Z. J. Mater. Chem. C 2014, 2, 9478-9488 10.1039/C4TC01351D
62. Ma, X. M.; Gan, L. H.; Liu, M. X.; Tripathi, P. K.; Zhao, Y. H.; Xu, Z. J.; Zhu, D. Z.; Chen, L. W. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 8407-8415 10.1039/c4ta00333k
63. Poizot, P.; Laruelle, S.; Grugeon, S.; Tarascon, J. M. J. Electrochem. Soc. 2002, 149, A1212-A1217 10.1149/1.1497981
64. Wang, J.; Yang, J.; Wan, C.; Du, K.; Xie, J.; Xu, N. Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 487-492 10.1002/adfm.200304284
65. Su, L.; Zhong, Y.; Zhou, Z. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 15158-15166 10.1039/c3ta13233a
66. Ponrouch, A.; Taberna, P. L.; Simon, P.; Palacín, M. R. Electrochim. Acta 2012, 61, 13-18 10.1016/j.electacta.2011.11.029
67. Lee, S. H.; Kim, Y. H.; Deshpande, R.; Parilla, P. A.; Whitney, E.; Gillaspie, D. T.; Jones, K. M.; Mahan, A. H.; Zhang, S.; Dillon, A. C. Adv. Mater. 2008, 20, 3627-3632 10.1002/adma.200800999
68. Wang, J.; Gao, Z.; Li, Z.; Wang, B.; Yan, Y.; Liu, Q.; Mann, T.; Zhang, M.; Jiang, Z. J. Solid State Chem. 2011, 184, 1421-1427 10.1016/j.jssc.2011.03.006
69. Mai, Y. J.; Tu, J. P.; Gu, C. D.; Wang, X. L. J. Power Sources 2012, 209, 1-6 10.1016/j.jpowsour.2012.02.073