In Situ TEM Observation of Electrochemical Lithiation of Sulfur Confined within Inner Cylindrical Pores of Carbon Nanotubes

Advanced Energy Materials

Volumn 5, Issue 24, 2015, Pages

  Kim, Hyea ^a,b   Lee, Jung Tae ^a   Magasinski, Alexandre ^a   Zhao, Kejie ^c   Liu, Yang ^d   Yushin, Gleb ^a  

^a Georgia Institute of Technology   (United States)

^b Sila Nanotechnologies Inc   (United States)

^c PURDUE UNIVERSITY   (United States)

^d SANDIA NATIONAL LABORATORIES   (United States)

Author keywords

carbon; carbon nanotubes (CNTs); in situ TEM; Li S; nanoconfined; solid electrolyte

Indexed keywords

EID: 84958634689     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201501306     Document Type: Article

References (60)

1. a) B. Scrosati, J. Hassoun, Y.-K. Sun, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3287;
2. b) N. Nitta, G. Yushin, Part. Part. Syst. Charact. 2014, 31, 317;
3. c) B. Scrosati, J. Garche, J. Power Sources 2010, 195, 2419;
4. d) J.-M. Tarascon, M. Armand, Nature 2001, 414, 359;
5. e) M. S. Whittingham, Chem. Rev. 2004, 104, 4271;
6. f) N. S. Choi, Z. Chen, S. A. Freunberger, X. Ji, Y. K. Sun, K. Amine, G. Yushin, L. F. Nazar, J. Cho, P. G. Bruce, Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 9994.
7. a) H. Kim, F. Wu, J. T. Lee, N. Nitta, H. T. Lin, M. Oschatz, W. I. Cho, S. Kaskel, O. Borodin, G. Yushin, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1401792, 1401792;
8. b) X.-B. Cheng, J.-Q. Huang, H.-J. Peng, J.-Q. Nie, X.-Y. Liu, Q. Zhang, F. Wei, J. Power Sources 2014, 253, 263;
9. c) Z. Wei Seh, W. Li, J. J. Cha, G. Zheng, Y. Yang, M. T. McDowell, P.-C. Hsu, Y. Cui, Nat. Commun. 2013, 4, 1331;
10. d) W. Li, G. Zheng, Y. Yang, Z. W. Seh, N. Liu, Y. Cui, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2013, 110, 7148;
11. e) M.-K. Song, Y. Zhang, E. J. Cairns, Nano Lett 2013, 13, 5891.
12. a) F. Wu, A. Magasinski, G. Yushin, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 6064;
13. b) F. Wu, J. T. Lee, A. Magasinski, H. Kim, G. Yushin, Part. Part. Syst. Charact. 2014, 31, 639.
14. A. Manthiram, Y. Fu, S.-H. Chung, C. Zu, Y.-S. Su, Chem. Rev. 2014, 114, 11751.
15. a) A. Manthiram, Y. Fu, Y.-S. Su, Acc. Chem. Res. 2012, 46, 1125;
16. b) M.-K. Song, E. J. Cairns, Y. Zhang, Nanoscale 2013, 5, 2186;
17. c) X. Ji, L. F. Nazar, J. Mater. Chem. 2010, 20, 9821;
18. d) N. Nitta, F. Wu, J. T. Lee, G. Yushin, Mater. Today 2015, 18, 252.
19. H. Yamin, A. Gorenshtein, J. Penciner, Y. Sternberg, E. Peled, J. Electrochem. Soc. 1988, 135, 1045.
20. a) S. Evers, L. F. Nazar, Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1135;
21. b) H. Kim, J. T. Lee, G. Yushin, J. Power Sources 2013, 226, 256;
22. c) R. Elazari, G. Salitra, A. Garsuch, A. Panchenko, D. Aurbach, Adv. Mater. 2011, 23, 5641;
23. d) J. T. Lee, Y. Zhao, S. Thieme, H. Kim, M. Oschatz, L. Borchardt, A. Magasinski, W.-I. Cho, S. Kaskel, G. Yushin, Adv. Mater. 2013, 25, 4573;
24. e) S. Moon, Y. H. Jung, W. K. Jung, D. S. Jung, J. W. Choi, D. K. Kim, Adv. Mater. 2013, 25, 6547;
25. f) D. S. Jung, T. H. Hwang, J. H. Lee, H. Y. Koo, R. A. Shakoor, R. Kahraman, Y. N. Jo, M.-S. Park, J. W. Choi, Nano Lett. 2014, 14, 4418;
26. g) J. Guo, Y. Xu, C. Wang, Nano Lett. 2011, 11, 4288.
27. N. Jayaprakash, J. Shen, S. S. Moganty, A. Corona, L. A. Archer, Angew. Chem. 2011, 123, 6026.
28. J. Nelson, S. Misra, Y. Yang, A. Jackson, Y. Liu, H. Wang, H. Dai, J. C. Andrews, Y. Cui, M. F. Toney, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6337.
29. a) H. S. Ryu, Z. Guo, H. J. Ahn, G. B. Cho, H. Liu, J. Power Sources 2009, 189, 1179;
30. b) S. Jeong, Y. Lim, Y. Choi, G. Cho, K. Kim, H. Ahn, K. Cho, J. Power Sources 2007, 174, 745;
31. c) S.-E. Cheon, K.-S. Ko, J.-H. Cho, S.-W. Kim, E.-Y. Chin, H.-T. Kim, J. Electrochem. Soc. 2003, 150, A796.
32. a) X. H. Liu, Y. Liu, A. Kushima, S. Zhang, T. Zhu, J. Li, J. Y. Huang, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 722;
33. b) C.-M. Wang, J. Mater. Res. 2015, 30, 326;
34. c) M. Gu, Y. Li, X. Li, S. Hu, X. Zhang, W. Xu, S. Thevuthasan, D. R. Baer, J.-G. Zhang, J. Liu, ACS Nano 2012, 6, 8439;
35. d) M. T. McDowell, S. W. Lee, C. Wang, W. D. Nix, Y. Cui, Adv. Mater. 2012, 24, 6034;
36. e) F. Wang, H.-C. Yu, M.-H. Chen, L. Wu, N. Pereira, K. Thornton, A. Van der Ven, Y. Zhu, G. G. Amatucci, J. Graetz, Nat. Commun. 2012, 3, 1201;
37. f) K. He, H. L. Xin, K. Zhao, X. Yu, D. Nordlund, T.-C. Weng, J. Li, Y. Jiang, C. A. Cadigan, R. M. Richards, Nano Lett. 2015, 15, 1437;
38. g) H. Ghassemi, M. Au, N. Chen, P. A. Heiden, R. S. Yassar, ACS Nano 2011, 5, 7805.
39. B. Hertzberg, A. Alexeev, G. Yushin, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8548.
40. a) G. Zheng, Y. Yang, J. J. Cha, S. S. Hong, Y. Cui, Nano Lett. 2011, 11, 4462;
41. b) M. P. Rossi, H. Ye, Y. Gogotsi, S. Babu, P. Ndungu, J.-C. Bradley, Nano Lett. 2004, 4, 989.
42. a) S. Berber, Y.-K. Kwon, D. Tománek, Phys. Rev. Lett. 2000, 84, 4613;
43. b) J. Che, T. Cagin, W. A. Goddard III, Nanotechnology 2000, 11, 65;
44. c) K. Evanoff, J. Khan, A. A. Balandin, A. Magasinski, W. J. Ready, T. F. Fuller, G. Yushin, Adv. Mater. 2012, 24, 533.
45. Y. Liu, N. S. Hudak, D. L. Huber, S. J. Limmer, J. P. Sullivan, J. Y. Huang, Nano Lett. 2011, 11, 4188.
46. F. Wu, H. Kim, A. Magasinski, J. T. Lee, H.-T. Lin, G. Yushin, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1400196.
47. a) X. H. Liu, L. Q. Zhang, L. Zhong, Y. Liu, H. Zheng, J. W. Wang, J.-H. Cho, S. A. Dayeh, S. T. Picraux, J. P. Sullivan, Nano Lett. 2011, 11, 2251;
48. b) Y. Yuan, A. Nie, G. M. Odegard, R. Xu, D. Zhou, S. Santhanagopalan, K. He, H. Asayesh-Ardakani, D. D. Meng, R. F. Klie, Nano Lett. 2015, 15, 2998.
49. K. Zhang, L. Wang, Z. Hu, F. Cheng, J. Chen, Sci. Rep. 2014, 4, 6467.
50. Z. Lin, Z. Liu, N. J. Dudney, C. Liang, ACS Nano 2013, 7, 2829.
51. a) F. Mizuno, A. Hayashi, K. Tadanaga, M. Tatsumisago, Adv. Mater. 2005, 17, 918;
52. b) R. Komiya, A. Hayashi, H. Morimoto, M. Tatsumisago, T. Minami, Solid State Ionics 2001, 140, 83;
53. c) K. Takada, Acta Mater. 2013, 61, 759;
54. d) K. Takada, Langmuir 2013, 29, 7538;
55. e) M. Agostini, Y. Aihara, T. Yamada, B. Scrosati, J. Hassoun, Solid State Ionics 2013, 244, 48.
56. a) S. Xin, L. Gu, N.-H. Zhao, Y.-X. Yin, L.-J. Zhou, Y.-G. Guo, L.-J. Wan, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18510;
57. b) F. Wu, J. T. Lee, N. Nitta, H. Kim, O. Borodin, G. Yushin, Adv. Mater. 2015, 27, 101;
58. c) H. Kim, F. Wu, J. T. Lee, N. Nitta, H. T. Lin, M. Oschatz, W. I. Cho, S. Kaskel, O. Borodin, G. Yushin, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1401792.
59. a) J. R. Akridge, Y. V. Mikhaylik, N. White, Solid State Ionics 2004, 175, 243;
60. b) P. G. Bruce, S. A. Freunberger, L. J. Hardwick, J.-M. Tarascon, Nat. Mater. 2012, 11, 19.