Sulfur Atoms Bridging Few-Layered MoS2 with S-Doped Graphene Enable Highly Robust Anode for Lithium-Ion Batteries

Advanced Energy Materials

Volumn 5, Issue 23, 2015, Pages

  Wang, Xiaolei ^a   Li, Ge ^a   Seo, Min Ho ^a   Hassan, Fathy M ^a   Hoque, Md Ariful ^a   Chen, Zhongwei ^a  

^a UNIVERSITY OF WATERLOO   (Canada)

Author keywords

density functional theory calculations; lithium ion batteries; long cycling; molybdenum disulfide; sulfur doped graphene

Indexed keywords

DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRIC BATTERIES; GRAPHENE; IONS; LITHIUM; LITHIUM ALLOYS; LITHIUM COMPOUNDS; MOLYBDENUM COMPOUNDS; SECONDARY BATTERIES; SULFUR;

COVALENTLY BONDED; CYCLING STABILITY; LONG CYCLING; MOLYBDENUM DISULFIDE; RECHARGEABLE LITHIUM ION BATTERY; S-DOPED; STORAGE CAPACITY; SULFUR ATOMS;

LITHIUM-ION BATTERIES;

EID: 84955190052     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201501106     Document Type: Article

References (77)

1. M. Armand, J. M. Tarascon, Nature 2008, 451, 652.
2. N. Armaroli, V. Balzani, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3193.
3. B. Dunn, H. Kamath, J.-M. Tarascon, Science 2011, 334, 928.
4. P. G. Bruce, B. Scrosati, J.-M. Tarascon, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 2930.
5. M. S. Whittingham, Chem. Rev. 2004, 104, 4271.
6. J. R. Dahn, T. Zheng, Y. Liu, J. S. Xue, Science 1995, 270, 590.
7. M. S. Whittingham, MRS Bull. 2008, 33, 411.
8. A. Manthiram, J. Phy. Chem. Lett. 2011, 2, 176.
9. A. S. Arico, P. Bruce, B. Scrosati, J.-M. Tarascon, W. van Schalkwijk, Nat. Mater. 2005, 4, 366.
10. L. Ji, Z. Lin, M. Alcoutlabi, X. Zhang, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2682.
11. M. T. McDowell, S. W. Lee, W. D. Nix, Y. Cui, Adv. Mater. 2013, 25, 4966.
12. C. K. Chan, H. Peng, G. Liu, K. Mcilwrath, X. F. Zhang, R. A. Huggins, Y. Cui, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 31.
13. K. T. Lee, Y. S. Jung, S. M. Oh, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5652.
14. P. Poizot, S. Laruelle, S. Grugeon, L. Dupont, J. M. Tarascon, Nature 2000, 407, 496.
15. L. Zhao, Y.-S. Hu, H. Li, Z. Wang, L. Chen, Adv. Mater. 2011, 23, 1385.
16. H.-G. Jung, S.-T. Myung, C. S. Yoon, S.-B. Son, K. H. Oh, K. Amine, B. Scrosati, Y.-K. Sun, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 1345.
17. M. Noh, Y. Kwon, H. Lee, J. Cho, Y. Kim, M. G. Kim, Chem. Mater. 2005, 17, 1926.
18. X. Lou, C. Yuan, L. Archer, Adv. Mater. 2007, 19, 3328.
19. J. Jiang, Y. Li, J. Liu, X. Huang, C. Yuan, X. W. Lou, Adv. Mater. 2012, 24, 5166.
20. M. Chhowalla, H. S. Shin, G. Eda, L.-J. Li, K. P. Loh, H. Zhang, Nat. Chem. 2013, 5, 263.
21. J. Xiao, D. Choi, L. Cosimbescu, P. Koech, J. Liu, J. P. Lemmon, Chem. Mater. 2010, 22, 4522.
22. C. Feng, J. Ma, H. Li, R. Zeng, Z. Guo, H. Liu, Mater. Res. Bull. 2009, 44, 1811.
23. Z. Hu, L. Wang, K. Zhang, J. Wang, F. Cheng, Z. Tao, J. Chen, Angew. Chem. 2014, 126, 13008.
24. H. Hwang, H. Kim, J. Cho, Nano Lett. 2011, 11, 4826.
25. S.-K. Park, S.-H. Yu, S. Woo, J. Ha, J. Shin, Y.-E. Sung, Y. Piao, CrystEngComm 2012, 14, 8323.
26. S. Ding, D. Zhang, J. S. Chen, X. W. Lou, Nanoscale 2012, 4, 95.
27. S. Ding, J. S. Chen, X. W. Lou, Chem.-Eur. J. 2011, 17, 13142.
28. Y. Shi, Y. Wang, J. I. Wong, A. Y. S. Tan, C.-L. Hsu, L.-J. Li, Y.-C. Lu, H. Y. Yang, Sci. Rep. 2013, 3, 2169.
29. Y. Wang, G. Xing, Z. J. Han, Y. Shi, J. I. Wong, Z. X. Huang, K. Ostrikov, H. Y. Yang, Nanoscale 2014, 6, 8884.
30. K. Chang, D. Geng, X. Li, J. Yang, Y. Tang, M. Cai, R. Li, X. Sun, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 839.
31. Y. Gong, S. Yang, Z. Liu, L. Ma, R. Vajtai, P. M. Ajayan, Adv. Mater. 2013, 25, 3979.
32. L. Yang, S. Wang, J. Mao, J. Deng, Q. Gao, Y. Tang, O. G. Schmidt, Adv. Mater. 2013, 25, 1180.
33. C. Zhang, Z. Wang, Z. Guo, X. W. Lou, ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 3765.
34. C. Zhu, X. Mu, P. A. van Aken, Y. Yu, J. Maier, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 2152.
35. J. Zhou, J. Qin, X. Zhang, C. Shi, E. Liu, J. Li, N. Zhao, C. He, ACS Nano 2015, 9, 3837.
36. Y. Tang, D. Wu, Y. Mai, H. Pan, J. Cao, C. Yang, F. Zhang, X. Feng, Nanoscale 2014, 6, 14679.
37. X.-Y. Yu, H. Hu, Y. Wang, H. Chen, X. W. Lou, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 7395.
38. X. L. Li, Y. D. Li, Chem.-Eur. J. 2003, 9, 2726.
39. K. Chang, W. Chen, ACS Nano 2011, 5, 4720.
40. H. Li, Q. Zhang, C. C. R. Yap, B. K. Tay, T. H. T. Edwin, A. Olivier, D. Baillargeat, Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 1385.
41. Y. Hu, X. Li, A. Lushington, M. Cai, D. Geng, M. N. Banis, R. Li, X. Sun, ECS J. Solid State SC 2013, 2, M3034.
42. Y. Feldman, E. Wasserman, D. J. Srolovitz, R. Tenne, Science 1995, 267, 222.
43. Z. Yang, Z. Yao, G. Li, G. Fang, H. Nie, Z. Liu, X. Zhou, X. A. Chen, S. Huang, ACS Nano 2012, 6, 205.
44. B. Quan, S.-H. Yu, D. Y. Chung, A. Jin, J. H. Park, Y.-E. Sung, Y. Piao, Sci. Rep. 2014, 4.
45. Z. Ma, S. Dou, A. Shen, L. Tao, L. Dai, S. Wang, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 1888.
46. D. Higgins, M. A. Hoque, M. H. Seo, R. Wang, F. Hassan, J.-Y. Choi, M. Pritzker, A. Yu, J. Zhang, Z. Chen, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 4325.
47. F. Meng, J. Li, S. K. Cushing, M. Zhi, N. Wu, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10286.
48. K. K. Liu, W. J. Zhang, Y. H. Lee, Y. C. Lin, M. T. Chang, C. Su, C. S. Chang, H. Li, Y. M. Shi, H. Zhang, C. S. Lai, L. J. Li, Nano Lett. 2012, 12, 1538.
49. D. Higgins, M. A. Hoque, M. H. Seo, R. Wang, F. Hassan, J.-Y. Choi, M. Pritzker, A. Yu, J. Zhang, Z. Chen, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 4325.
50. J. Xiao, X. Wang, X.-Q. Yang, S. Xun, G. Liu, P. K. Koech, J. Liu, J. P. Lemmon, Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 2840.
51. Y. D. Ma, Y. Dai, M. Guo, C. W. Niu, B. B. Huang, Nanoscale 2011, 3, 3883.
52. J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phy. Rev. Lett. 1997, 78, 1396.
53. S. Grimme, J. Comput. Chem. 2006, 27, 1787.
54. M. H. Seo, H. W. Park, D. U. Lee, M. G. Park, Z. Chen, ACS Catal. 2015, 5, 4337.
55. B. I. Lundqvist, O. Gunnarsson, H. Hjelmberg, J. K. Norskov, Surf. Sci. 1979, 89, 196.
56. B. Hammer, J. K. Norskov, Nature 1995, 376, 238.
57. B. Hammer, J. K. Nørskov, Adv. Catal. 2000, 45, 71.
58. F. Calle-Vallejo, O. A. Díaz-Morales, M. J. Kolb, M. T. M. Koper, ACS Catal. 2015, 5, 869.
59. F. Calle-Vallejo, J. I. Martinez, J. M. Garcia-Lastra, M. Mogensen, J. Rossmeisl, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 7699.
60. F. Calle-Vallejo, N. G. Inoglu, H. Y. Su, J. I. Martbox drawings light down and leftnez, I. C. Man, M. T. M. Koper, J. R. Kitchin, J. Rossmeisl, Chem. Sci. 2013, 4, 1245.
61. R. F. W. Bader, Atoms in Molecules: A Quantum Theory, Oxford University Press, New York 1994.
62. M. H. Seo, S. M. Choi, E. J. Lim, I. H. Kwon, J. K. Seo, S. H. Noh, W. B. Kim, B. Han, ChemSusChem 2014, 7, 2609.
63. K. Chang, W. Chen, Chem. Commun. 2011, 47, 4252.
64. K. Chang, W. Chen, J. Mater. Chem. 2011, 21, 17175.
65. S. Hu, W. Chen, J. Zhou, F. Yin, E. Uchaker, Q. Zhang, G. Cao, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 7862.
66. F. Zhou, S. Xin, H.-W. Liang, L.-T. Song, S.-H. Yu, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 11552.
67. C. Wang, W. Wan, Y. Huang, J. Chen, H. H. Zhou, X. X. Zhang, Nanoscale 2014, 6, 5351.
68. D. Li, M. B. Muller, S. Gilje, R. B. Kaner, G. G. Wallace, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 101.
69. G. Kresse, J. Furthmüller, Phys. Rev. B 1996, 54, 11169.
70. P. Hohenberg, W. Kohn, Phys. Rev. 1964, 136, B864.
71. W. Kohn, L. J. Sham, Phys. Rev. A 1965, 140, 1133.
72. J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
73. G. Kresse, J. Furthmuller, Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15.
74. J. P. Perdew, K. Burke, Y. Wang, Phy. Rev. B 1996, 54, 16533.
75. G. Kresse, D. Joubert, Phys. Rev. B 1999, 59, 1758
76. P. E. Blöchl, Phys. Rev. B 1994, 50, 17953.
77. M. Methfessel, A. T. Paxton, Phys. Rev. B 1989, 40, 3616.