Tuning Transition Metal Oxide-Sulfur Interactions for Long Life Lithium Sulfur Batteries: The "goldilocks" Principle

Advanced Energy Materials

Volumn 6, Issue 6, 2016, Pages

  Liang, Xiao ^a   Kwok, Chun Yuen ^a   Lodi Marzano, Fernanda ^b   Pang, Quan ^a   Cuisinier, Marine ^a   Huang, He ^a   Hart, Connor J ^a   Houtarde, Diane ^a   Kaup, Kavish ^a   Sommer, Heino ^b   Brezesinski, Torsten ^b   Janek, Jürgen ^b   Nazar, Linda F ^a  

^a UNIVERSITY OF WATERLOO   (Canada)

^b KARLSRUHE INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Germany)

Author keywords

Li S batteries; polythionate; redox potential; sulfur hosts; transition metal oxides

Indexed keywords

CATHODES; CYCLIC VOLTAMMETRY; ELECTRIC BATTERIES; ELECTRODES; LITHIUM; METALS; POLYSULFIDES; REDOX REACTIONS; SULFUR; SURFACE REACTIONS; TRANSITION METAL COMPOUNDS; TRANSITION METALS;

ELECTROCHEMICAL STUDIES; ENERGY STORAGE SYSTEMS; HIGH SURFACE AREA OXIDE; LITHIUM SULFUR BATTERIES; POLYSULFIDE SHUTTLES; POLYTHIONATE; REDOX POTENTIALS; TRANSITION-METAL OXIDES;

LITHIUM-ION BATTERIES;

EID: 84952007731     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201501636     Document Type: Article

References (52)

1. Z. Lin, C.D. Liang, J. Mater. Chem. A. 2015, 3, 936.
2. Y. Yang, G. Zheng, Y. Cui, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 3018.
3. S. Evers, L. F. Nazar, Acc. Chem. Res. 2012, 46, 1135.
4. Y. V. Mikhaylik, J. R. Akridge, J. Electrochem. Soc. 2004, 151, A1969.
5. M. R. Busche, P. Adelhelm, H. Sommer, H. Schneider, K. Leitner, J. Janek, J. Power Sources 2014, 259, 289.
6. X. Ji, K. T. Lee, L. F. Nazar, Nat. Mater. 2009, 8, 500.
7. J. Schuster, G. He, B. Mandlmeier, T. Yim, K. T. Lee, T. Bein, L. F. Nazar, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 3591.
8. C. Liang, N. J Dudney, J. Y. Howe, Chem. Mater. 2009, 21, 4724.
9. G. He, S. Evers, X. Liang, M. Cuisinier, A. Garsuch, L. F. Nazar, ACS Nano 2013, 7, 10920.
10. N. Jayaprakash, J. Shen, S. S. Moganty, A. Corona, L. A. Archer, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 5904.
11. G. Zheng, Y. Yang, J. J. Cha, S. S. Hong, Y. Cui, Nano Lett. 2011, 11, 4462.
12. M. Oschatz, L. Borchardt, K. Pinkert, S. Thieme, M. R. Lohe, C. Hoffmann, M. Benusch, F. M. Wisser, C. Ziegler, L. Giebeler, M.H. Rummeli, J. Eckert, A. Eychmuller, S. Kaskel, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1300645.
13. C. J. Hart, M. Cuisinier, X. Liang, D. Kundu, A. Garsuch, L. F. Nazar, Chem. Commun. 2015, 51, 2308.
14. Z. W. Seh, W. Li, J. J. Cha, G. Zheng, Y. Yang, M. T. McDowell, P. C. Hsu, Y. Cui, Nat. Commun. 2013, 4, 1331.
15. X. Ji, S. Evers, R. Black, L. F. Nazar, Nat. Commun. 2011, 2, 325.
16. F. Lodi-Marzano, S. Leuthner, H. Sommer, T. Brezesinski, J. Janek, Energy Technol. 2015, 3, 830.
17. W. Zhou, Y. Yu, H. Chen, F. J. DiSalvo, H. D. Abruña, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16736.
18. K. T. Lee, X. Ji, Y. Yim, L. F. Nazar, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 1490.
19. H. Kim, J.-T. Lee, D.-C. Lee, A. Magasinski, W.-I Cho, G. Yushin, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 1308.
20. H. J. Peng, T. Z. Hou, Q. Zhang, J. Q. Huang, X. B. Cheng, M. Q. Guo, Z. Yuan, L. Y. He, F. Wei, Adv. Mater. Interfaces 2014, 1, 1400227.
21. Y. Qiu, W. Li, W. Zhao, G. Li, Y. Hou, M. Liu, L. Zhou, F. Ye, H. Li, Z. Wei, S. Yang, W. Duan, Y. Ye, J. Guo, Y. Zhang, Nano Lett. 2014, 14, 4821.
22. A. Schneider, C. Weidmann, C. Suchomski, H. Sommer, J. Janek, T. Brezesinski, Chem. Mater. 2015, 27, 1674.
23. Q. Pang, J. Tang, H. Huang, X. Liang, C. Hart, K. C. Tam, L. F. Nazar, Adv. Mater. 2015, 27, 6021.
24. G. Zhou, E. Paek, G. S. Hwang, A. Manthiram, Nat. Commun. 2015, 6, 7760.
25. J. Zheng, J. Tian, D. Wu, M. Gu, W. Xu, C. Wang, F. Gao, M. H. Engelhard, J. G. Zhang, J. Liu, J. Xiao, Nano Lett. 2014, 14, 2345.
26. X. Liang, A. Garsuch, L. F. Nazar, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 13, 3907.
27. X. Ji, S. Evers, R. Black, L. F. Nazar, Nat. Commun. 2011, 2, 325.
28. S. Evers, T. Yim, L. F. Nazar, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 19653.
29. Q. Pang, D. Kundu, M. Cuisinier, L. F. Nazar, Nat. Commun. 2014, 5, 4759.
30. H. Yao, G. Zheng, P. C. Kong, J. J. Cha, W. Li, Z. W. Seh, M. T. McDowell, K. Yan, Z. Liang, V. K. Narasimhan, Y. Cui, Nat. Commun. 2014, 5, 3943.
31. X. Liang, C. J. Hart, Q. Pang, A. Garsuch, T. Weiss, L. F. Nazar, Nat. Commun. 2015, 6. 5682.
32. W. Wiberg, Holleman-Wiberg: Inorganic Chemistry, Academic Press, New York 2001.
33. H. Yamin, A. Gorenshtein, J. Penciner, Y. Sternberg, E. Peled, J. Electrochem. Soc. 1988, 135, 1045.
34. M. Cuisinier, P. E. Cabelguen, S. Evers, G. He, M. Kolbeck, A. Garsuch, T. Bolin, M. Balasubramanian, L. F. Nazar, J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 3227.
35. a) N. Yan, X. Zhao, Y. Li, F. Wang, H. Wang, Q. Chen, Sci. Rep. 2013, 3, 3392;
36. b) J. Luo, J. Liu, Z. Zeng, C. F. Ng, L. Ma, H. Zhang, J. Lin, Z. Shen, H. J. Fan, Nano Lett. 2013, 13, 6136.
37. Z. H. Gan, G. Q. Yu, B. K. Tay, M. C. Tan, Z. W. Zhao, Q. Y. Fu, J. Phys. Appl. Phys. 2004, 37, 81.
38. M. C. Biesinger, L. W. M. Lau, A. R. Gerson, R. S. C. Smart, Appl. Surf. Sci. 2010, 257, 887.
39. A. Pacault, J. C. R. Labat, Acad. Sci. 1964, 258, 5421.
40. L. M. Moroney, R. S. C. Smart, M. W. Roberts, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1983, 79, 1769.
41. G. C. Bond, B. P. Tripathi, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1, 1977, 73, 545.
42. M. C. Biesinger, B. P. Payne, L. W. Lau, A. Gerson, R. S. C. Smart, Surf. Interface Anal. 2009, 41, 324.
43. H. Li, P. He, Y. Wang, E. Hosono, H. Zhou, J. Mater. Chem. 2011, 21, 10999.
44. E. Hryha, E. Rutqvist, L. Nyborg, Surf. Interface Anal. 2012, 44, 1022.
45. Y. Y. Liang, Y. G. Li, H. L. Wang, J. G. Zhou, J. Wang, T. Regier, H. J. Dai, Nat. Mater. 2011, 10, 780.
46. Y. Yang, L. Li, H. Fei, Z. H. W. Peng, G. D. Ruan, J. M. Tour, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 9590.
47. C. N. Berglund, H. J. Guggenheim, Phys. Rev. 1969, 185, 1022.
48. M. Soltani, M. Chaker, E. Haddad, R. V. Kruzelecky, J. Margot, Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 1958.
49. K. Nakagawa, R. Konaka, T. Nakata, J. Org. Chem. 1962, 27, 1597.
50. A. Pan, H. B. Wu, L. Yu, W. X. Lou, Ang. Chem. Int. 2013, 52, 2226.
51. M. C. Biesinger, B. P. Payne, A. P. Grosvenor, L. W. M. Lau, A. R. Gerson, R. S. C. Smart, Appl. Surf. Sci. 2011, 257, 2717.
52. Z. H. Gan, G. Q. Yu, B. K. Tay, M. C. Tan, Z. W. Zhao, Q. Y. Fu, J. Phys. Appl. Phys. 2004, 37, 81.