Conductive Inks Based on a Lithium Titanate Nanotube Gel for High-Rate Lithium-Ion Batteries with Customized Configuration

Advanced Materials

Volumn 28, Issue 8, 2016, Pages 1567-1576

  Tang, Yuxin ^a   Zhang, Yanyan ^a   Rui, Xianhong ^a   Qi, Dianpeng ^a   Luo, Yifei ^a   Leow, Wan Ru ^a   Chen, Shi ^b   Guo, Jia ^a   Wei, Jiaqi ^a   Li, Wenlong ^a   Deng, Jiyang ^a   Lai, Yuekun ^a   Ma, Bing ^a   Chen, Xiaodong ^a  

^a NANYANG TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (Singapore)

^b NANYANG TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (Singapore)

Author keywords

conductive inks; high rate charging; lithium titanate nanotube; lithium ion batteries; sprayable coating

Indexed keywords

COATINGS; ELECTRIC BATTERIES; IONS; LITHIUM; LITHIUM ALLOYS; LITHIUM COMPOUNDS; NANOTUBES; NETWORK ARCHITECTURE; SECONDARY BATTERIES; TITANIUM COMPOUNDS; YARN;

CONDUCTIVE INK; HIGH RATE; HIGH-RATE CAPACITIES; LITHIUM TITANATE; ON DEMANDS; SOLUTION PROCESSABLE; SPRAYABLE; TUNABLE VISCOSITY;

LITHIUM-ION BATTERIES;

EID: 84959103523     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201505161     Document Type: Article

References (88)

1. a) P. G. Bruce, B. Scrosati, J. M. Tarascon, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 2930;
2. b) B. Kang, G. Ceder, Nature 2009, 458, 190;
3. c) H. G. Zhang, X. D. Yu, P. V. Braun, Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 277;
4. d) J. B. Goodenough, K. S. Park, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1167;
5. e) S.-T. Myung, M. Kikuchi, C. S. Yoon, H. Yashiro, S.-J. Kim, Y.-K. Sun, B. Scrosati, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2609;
6. f) P. Simon, Y. Gogotsi, B. Dunn, Science 2014, 343, 1210;
7. g) D. Larcher, J. M. Tarascon, Nat. Chem. 2015, 7, 19;
8. h) Y. Tang, Y. Zhang, W. Li, B. Ma, X. Chen, Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 5926.
9. a) V. L. Pushparaj, M. M. Shaijumon, A. Kumar, S. Murugesan, L. Ci, R. Vajtai, R. J. Linhardt, O. Nalamasu, P. M. Ajayan, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007, 104, 13574;
10. b) Y. Xu, M. G. Schwab, A. J. Strudwick, I. Hennig, X. Feng, Z. Wu, K. Müllen, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 1035;
11. c) K. Sun, T.-S. Wei, B. Y. Ahn, J. Y. Seo, S. J. Dillon, J. A. Lewis, Adv. Mater. 2013, 25, 4539;
12. d) S. W. Kim, J. H. Yun, B. Son, Y.-G. Lee, K. M. Kim, Y. M. Lee, K. Y. Cho, Adv. Mater. 2014, 26, 2977;
13. e) Z.-S. Wu, Z. Liu, K. Parvez, X. Feng, K. Müllen, Adv. Mater. 2015, 27, 3669;
14. f) H. Ning, J. H. Pikul, R. Zhang, X. Li, S. Xu, J. Wang, J. A. Rogers, W. P. King, P. V. Braun, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2015, 112, 6573;
15. g) L. Li, Z. Wu, S. Yuan, X.-B. Zhang, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2101.
16. a) K. Kang, Y. S. Meng, J. Bréger, C. P. Grey, G. Ceder, Science 2006, 311, 977;
17. b) M. H. Park, K. Kim, J. Kim, J. Cho, Adv. Mater. 2010, 22, 415;
18. c) S. W. Oh, S. T. Myung, S. M. Oh, K. H. Oh, K. Amine, B. Scrosati, Y. K. Sun, Adv. Mater. 2010, 22, 4842;
19. d) Y. Ren, L. J. Hardwick, P. G. Bruce, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 2570;
20. e) A. Van der Ven, J. Bhattacharya, A. A. Belak, Acc. Chem. Res. 2012, 46, 1216;
21. f) F. Lin, I. M. Markus, D. Nordlund, T.-C. Weng, M. D. Asta, H. L. Xin, M. M. Doeff, Nat. Commun. 2014, 5, 3529;
22. g) M. He, K. Kravchyk, M. Walter, M. V. Kovalenko, Nano Lett. 2014, 14, 1255.
23. a) J. A. Lewis, B. Y. Ahn, Nature 2015, 518, 42;
24. b) N. Li, Z. Chen, W. Ren, F. Li, H.-M. Cheng, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2012, 109, 17360;
25. c) J. H. Pikul, H. G. Zhang, J. Cho, P. V. Braun, W. P. King, Nat. Commun. 2013, 4, 1732;
26. d) Z. Ling, C. E. Ren, M.-Q. Zhao, J. Yang, J. M. Giammarco, J. Qiu, M. W. Barsoum, Y. Gogotsi, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2014, 111, 16676;
27. e) C. Wu, X. Lu, L. Peng, K. Xu, X. Peng, J. Huang, G. Yu, Y. Xie, Nat. Commun. 2013, 4, 2431;
28. f) W. Lai, C. K. Erdonmez, T. F. Marinis, C. K. Bjune, N. J. Dudney, F. Xu, R. Wartena, Y.-M. Chiang, Adv. Mater. 2010, 22, E139;
29. g) A. Vlad, N. Singh, C. Galande, P. M. Ajayan, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1402115.
30. a) Y. Zhao, B. Liu, L. Pan, G. Yu, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2856;
31. b) D. Li, M. B. Muller, S. Gilje, R. B. Kaner, G. G. Wallace, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 101;
32. c) M. Kaempgen, C. K. Chan, J. Ma, Y. Cui, G. Gruner, Nano Lett. 2009, 9, 1872;
33. d) A. Carlson, A. M. Bowen, Y. Huang, R. G. Nuzzo, J. A. Rogers, Adv. Mater. 2012, 24, 5284;
34. e) W. J. Hyun, E. B. Secor, M. C. Hersam, C. D. Frisbie, L. F. Francis, Adv. Mater. 2015, 27, 109;
35. f) V. Malgras, Q. Ji, Y. Kamachi, T. Mori, F.-K. Shieh, K. C. W. Wu, K. Ariga, Y. Yamauchi, Bull. Chem. Soc. Jpn. 2015, 88, 1171.
36. a) H. G. Jung, M. W. Jang, J. Hassoun, Y. K. Sun, B. Scrosati, Nat. Commun. 2011, 2, 516;
37. b) C. Zhang, H. Song, C. Liu, Y. Liu, C. Zhang, X. Nan, G. Cao, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 3497;
38. c) G. N. Zhu, L. Chen, Y. G. Wang, C. X. Wang, R. C. Che, Y. Y. Xia, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 640;
39. d) M. R. Jo, Y. S. Jung, Y.-M. Kang, Nanoscale 2012, 4, 6870.
40. a) J. M. Feckl, K. Fominykh, M. Döblinger, D. Fattakhova-Rohlfing, T. Bein, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 7459;
41. b) Y.-Q. Wang, L. Gu, Y.-G. Guo, H. Li, X.-Q. He, S. Tsukimoto, Y. Ikuhara, L.-J. Wan, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 7874;
42. c) Z. Chen, I. Belharouak, Y. K. Sun, K. Amine, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 959;
43. d) X. Lu, L. Gu, Y.-S. Hu, H.-C. Chiu, H. Li, G. P. Demopoulos, L. Chen, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1581.
44. a) K.-S. Park, A. Benayad, D.-J. Kang, S.-G. Doo, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14930;
45. b) L. Yu, H. B. Wu, X. W. Lou, Adv. Mater. 2013, 25, 2296;
46. c) G.-N. Zhu, H.-J. Liu, J.-H. Zhuang, C.-X. Wang, Y.-G. Wang, Y.-Y. Xia, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4016;
47. d) E. Kang, Y. S. Jung, G.-H. Kim, J. Chun, U. Wiesner, A. C. Dillon, J. K. Kim, J. Lee, Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 4349;
48. e) L. Shen, X. Zhang, E. Uchaker, C. Yuan, G. Cao, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 691;
49. f) J. Lu, Q. Peng, W. Wang, C. Nan, L. Li, Y. Li, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1649;
50. g) Y. Yang, B. Qiao, X. Yang, L. Fang, C. Pan, W. Song, H. Hou, X. Ji, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 4349;
51. h) 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;
52. i) M. Guo, S. Wang, L.-X. Ding, C. Huang, H. Wang, J. Power Sources 2015, 283, 372;
53. j) M. Guo, S. Wang, L.-X. Ding, L. Zheng, H. Wang, J. Mater. Chem. A 2015, 3, 10753.
54. a) Z. Chen, J. W. F. To, C. Wang, Z. Lu, N. Liu, A. Chortos, L. Pan, F. Wei, Y. Cui, Z. Bao, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1400207;
55. b) N. Liu, Z. Lu, J. Zhao, M. T. McDowell, H.-W. Lee, W. Zhao, Y. Cui, Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 187;
56. c) J. M. Haag, G. Pattanaik, M. F. Durstock, Adv. Mater. 2013, 25, 3238;
57. d) Y. Tang, Y. Zhang, J. Deng, D. Qi, W. R. Leow, J. Wei, S. Yin, Z. Dong, R. Yazami, Z. Chen, X. Chen, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 13488;
58. e) Q. An, F. Lv, Q. Liu, C. Han, K. Zhao, J. Sheng, Q. Wei, M. Yan, L. Mai, Nano Lett. 2014, 14, 6250.
59. a) L. Shen, E. Uchaker, X. Zhang, G. Cao, Adv. Mater. 2012, 24, 6502;
60. b) S. Chen, Y. Xin, Y. Zhou, Y. Ma, H. Zhou, L. Qi, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1924;
61. c) J. Liu, K. Song, P. A. van Aken, J. Maier, Y. Yu, Nano Lett. 2014, 14, 2597;
62. d) X. Wang, B. Liu, X. Hou, Q. Wang, W. Li, D. Chen, G. Shen, Nano Res. 2014, 7, 1073.
63. S. Choi, T.-H. Kim, J.-I. Lee, J. Kim, H.-K. Song, S. Park, ChemSusChem 2014, 7, 3483.
64. P. J. Flory, Faraday Discuss. Chem. Soc. 1974, 57, 7.
65. S. B. Walker, J. A. Lewis, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1419.
66. Y. Tang, Y. Zhang, J. Deng, J. Wei, H. L. Tam, B. K. Chandran, Z. Dong, Z. Chen, X. Chen, Adv. Mater. 2014, 26, 6111.
67. a) Y. Gong, S. Yang, Z. Liu, L. Ma, R. Vajtai, P. M. Ajayan, Adv. Mater. 2013, 25, 3979;
68. b) R. Raccichini, A. Varzi, S. Passerini, B. Scrosati, Nat. Mater. 2015, 14, 271;
69. c) L. Li, A.-R. O. Raji, J. M. Tour, Adv. Mater. 2013, 25, 6298;
70. d) W. Wei, S. Yang, H. Zhou, I. Lieberwirth, X. Feng, K. Müllen, Adv. Mater. 2013, 25, 2909;
71. e) X. Zhou, L.-J. Wan, Y.-G. Guo, Adv. Mater. 2013, 25, 2152;
72. f) Y. Xu, Z. Lin, X. Zhong, X. Huang, N. O. Weiss, Y. Huang, X. Duan, Nat. Commun. 2014, 5, 4554;
73. g) W. Li, F. Wang, Y. Liu, J. Wang, J. Yang, L. Zhang, A. A. Elzatahry, D. Al-Dahyan, Y. Xia, D. Zhao, Nano Lett. 2015, 15, 2186;
74. h) Y. Zhu, S. Murali, M. D. Stoller, K. J. Ganesh, W. Cai, P. J. Ferreira, A. Pirkle, R. M. Wallace, K. A. Cychosz, M. Thommes, D. Su, E. A. Stach, R. S. Ruoff, Science 2011, 332, 1537;
75. i) F. Bonaccorso, L. Colombo, G. Yu, M. Stoller, V. Tozzini, A. C. Ferrari, R. S. Ruoff, V. Pellegrini, Science 2015, 347, 1246501;
76. j) J. Lin, Z. Peng, C. Xiang, G. Ruan, Z. Yan, D. Natelson, J. M. Tour, ACS Nano 2013, 7, 6001;
77. k) S. Y. Yin, Y. Y. Zhang, J. H. Kong, C. J. Zou, C. M. Li, X. H. Lu, J. Ma, F. Y. C. Boey, X. D. Chen, ACS Nano 2011, 5, 3831;
78. l) S. Wu, R. Xu, M. Lu, R. Ge, J. Iocozzia, C. Han, B. Jiang, Z. Lin, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1500400;
79. m) R. Larciprete, S. Fabris, T. Sun, P. Lacovig, A. Baraldi, S. Lizzit, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 17315.
80. V. Augustyn, J. Come, M. A. Lowe, J. W. Kim, P.-L. Taberna, S. H. Tolbert, H. D. Abruña, P. Simon, B. Dunn, Nat. Mater. 2013, 12, 518.
81. a) C. Kim, N. S. Norberg, C. T. Alexander, R. Kostecki, J. Cabana, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 1214;
82. b) D. Young, A. Ransil, R. Amin, Z. Li, Y. M. Chiang, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 1125.
83. Allen J. Bard, L. R. Faulkner, Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, Wiley, New York 2001.
84. W. Schmidt, P. Bottke, M. Sternad, P. Gollob, V. Hennige, M. Wilkening, Chem. Mater. 2015, 27, 1740.
85. a) A. G. Dylla, G. Henkelman, K. J. Stevenson, Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1104;
86. b) C. Chen, Y. Wen, X. Hu, X. Ji, M. Yan, L. Mai, P. Hu, B. Shan, Y. Huang, Nat. Commun. 2015, 6, 6929;
87. c) S.-B. Yoon, H.-K. Kim, K. C. Roh, K.-B. Kim, J. Electrochem. Soc. 2015, 162, A667.
88. J. Wang, J. Polleux, J. Lim, B. Dunn, J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14925.