Nanoparticle Cookies Derived from Metal-Organic Frameworks: Controlled Synthesis and Application in Anode Materials for Lithium-Ion Batteries

Small

Volumn 12, Issue 17, 2016, Pages 2365-2375

  Wang, Shuhai ^a   Chen, Minqi ^a   Xie, Yanyu ^a   Fan, Yanan ^a   Wang, Dawei ^a   Jiang, Ji Jun ^a   Li, Yongguang ^a   Grützmacher, Hansjörg ^a,b   Su, Cheng Yong ^a  

^a SUN YAT SEN UNIVERSITY   (China)

^b ETH ZURICH   (Switzerland)

Author keywords

anode; calcination; lithium ion batteries; metal organic frameworks; nanoparticles

Indexed keywords

ANODES; CALCINATION; CARBON; COBALT COMPOUNDS; CRYSTALLINE MATERIALS; ELECTRIC BATTERIES; ELECTRODES; IONS; LITHIUM; LITHIUM ALLOYS; LITHIUM COMPOUNDS; METAL NANOPARTICLES; NANOPARTICLES; NITROGEN; ORGANIC POLYMERS; ORGANOMETALLICS; SECONDARY BATTERIES; SYNTHESIS (CHEMICAL);

ANODIC PERFORMANCE; CONTROLLED SYNTHESIS; CYCLING STABILITY; GRAPHITIC CARBONS; METAL ORGANIC FRAMEWORK; NITROGEN CONTENT; POROUS STRUCTURES; SPECIFIC CAPACITIES;

LITHIUM-ION BATTERIES;

EID: 84960158238     PISSN: 16136810     EISSN: 16136829     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/smll.201600106     Document Type: Article

References (78)

1. M. V. Reddy, G. V. Subba Rao, B. V. R. Chowdari, Chem. Rev. 2013, 113, 5364.
2. S.-Y. Lee, K.-H. Choi, W.-S. Choi, Y. H. Kwon, H.-R. Jung, H.-C. Shin, J. Y. Kim, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2414.
3. M. Hu, X. Pang, Z. Zhou, J. Power Sources 2013, 237, 229.
4. Y. Wang, B. Liu, Q. Li, S. Cartmell, S. Ferrara, Z. D. Deng, J. Xiao, J. Power Sources 2015, 286, 330.
5. J. W. Fergus, J. Power Sources 2010, 195, 939.
6. L. Ji, Z. Lin, M. Alcoutlabi, X. Zhang, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2682.
7. S.-W. Kim, D.-H. Seo, X. Ma, G. Ceder, K. Kang, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 710.
8. P. Poizot, S. Laruelle, S. Grugeon, L. Dupont, J. M. Tarascon, Nature 2000, 407, 496.
9. J. Jiang, Y. Li, J. Liu, X. Huang, C. Yuan, X. W. Lou, Adv. Mater. 2012, 24, 5166.
10. J. Ming, J.-B. Park, Y.-K. Sun, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 2133.
11. S. Wang, Y. Xing, H. Xu, S. Zhang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 12713.
12. T. Yoon, C. Chae, Y.-K. Sun, X. Zhao, H. H. Kung, J. K. Lee, J. Mater. Chem. 2011, 21, 17325.
13. H. Zhang, G. Cao, Y. Yang, Energy Environ. Sci. 2009, 2, 932.
14. Y. Wu, Y. Wei, J. Wang, K. Jiang, S. Fan, Nano Lett. 2013, 13, 818.
15. H. Xia, M. Lai, L. Lu, J. Mater. Chem. 2010, 20, 6896.
16. M. Srivastava, J. Singh, T. Kuila, R. K. Layek, N. H. Kim, J. H. Lee, Nanoscale 2015, 7, 4820.
17. B. Luo, L. Zhi, Energy Environ. Sci. 2015, 8, 456.
18. J.-M. Jeong, B. G. Choi, S. C. Lee, K. G. Lee, S.-J. Chang, Y.-K. Han, Y. B. Lee, H. U. Lee, S. Kwon, G. Lee, C.-S. Lee, Y. S. Huh, Adv. Mater. 2013, 25, 6250.
19. Z. Wang, L. Zhou, X. W. Lou, Adv. Mater. 2012, 24, 1903.
20. X. Lai, J. E. Halpert, D. Wang, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5604.
21. Q.-L. Zhu, Q. Xu, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 5468.
22. L. Hu, Q. Chen, Nanoscale 2014, 6, 1236.
23. W. Xia, A. Mahmood, R. Zou, Q. Xu, Energy Environ. Sci. 2015, 8, 1837.
24. O. M. Yaghi, M. O'Keeffe, N. W. Ockwig, H. K. Chae, M. Eddaoudi, J. Kim, Nature 2003, 423, 705.
25. H. Furukawa, K. E. Cordova, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, Science 2013, 341.
26. D. Zhao, D. J. Timmons, D. Yuan, H.-C. Zhou, Acc. Chem. Res. 2010, 44, 123.
27. S. Kitagawa, R. Kitaura, S.-i. Noro, Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 2334.
28. R. R. Salunkhe, J. Tang, Y. Kamachi, T. Nakato, J. H. Kim, Y. Yamauchi, ACS Nano 2015, 9, 6288.
29. Y.-Z. Chen, C. Wang, Z.-Y. Wu, Y. Xiong, Q. Xu, S.-H. Yu, H.-L. Jiang, Adv. Mater. 2015, 27, 5010.
30. F. Zheng, Y. Yang, Q. Chen, Nat. Commun. 2014, 5, 1.
31. J. Tang, R. R. Salunkhe, J. Liu, N. L. Torad, M. Imura, S. Furukawa, Y. Yamauchi, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1572.
32. S. J. Yang, S. Nam, T. Kim, J. H. Im, H. Jung, J. H. Kang, S. Wi, B. Park, C. R. Park, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7394.
33. R. Wu, X. Qian, X. Rui, H. Liu, B. Yadian, K. Zhou, J. Wei, Q. Yan, X.-Q. Feng, Y. Long, L. Wang, Y. Huang, Small 2014, 10, 1932.
34. F. Zheng, G. Xia, Y. Yang, Q. Chen, Nanoscale 2015, 7, 9637.
35. D. Yu, L. Ge, B. Wu, L. Wu, H. Wang, T. Xu, J. Mater. Chem. A 2015, 3, 16688.
36. S.-H. Hsu, C.-T. Li, H.-T. Chien, R. R. Salunkhe, N. Suzuki, Y. Yamauchi, K.-C. Ho, K. C. W. Wu, Sci. Rep. 2014, 4, 6983.
37. F. Zheng, M. He, Y. Yang, Q. Chen, Nanoscale 2015, 7, 3410.
38. G. Huang, F. Zhang, X. Du, Y. Qin, D. Yin, L. Wang, ACS Nano 2015, 9, 1592.
39. Y. Hou, J. Li, Z. Wen, S. Cui, C. Yuan, J. Chen, Nano Energy 2015, 12, 1.
40. Y.-X. Zhou, Y.-Z. Chen, L. Cao, J. Lu, H.-L. Jiang, Chem. Commun. 2015, 51, 8292.
41. N. Sun, X. Zhang, C. Deng, Nanoscale 2015, 7, 6487.
42. Y. Song, X. Li, L. Sun, L. Wang, RSC Adv. 2015, 5, 7267.
43. Y. Mao, H. Duan, B. Xu, L. Zhang, Y. Hu, C. Zhao, Z. Wang, L. Chen, Y. Yang, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7950.
44. L. Qie, W.-M. Chen, Z.-H. Wang, Q.-G. Shao, X. Li, L.-X. Yuan, X.-L. Hu, W.-X. Zhang, Y.-H. Huang, Adv. Mater. 2012, 24, 2047.
45. F. Su, C. K. Poh, J. S. Chen, G. Xu, D. Wang, Q. Li, J. Lin, X. W. Lou, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 717.
46. X.-L. Huang, R.-Z. Wang, D. Xu, Z.-L. Wang, H.-G. Wang, J.-J. Xu, Z. Wu, Q.-C. Liu, Y. Zhang, X.-B. Zhang, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 4345.
47. J. Sun, G. Zheng, H.-W. Lee, N. Liu, H. Wang, H. Yao, W. Yang, Y. Cui, Nano Lett. 2014, 14, 4573.
48. J. Liu, Y. Xu, X. Ma, J. Feng, Y. Qian, S. Xiong, Nano Energy 2014, 7, 52.
49. R. Banerjee, A. Phan, B. Wang, C. Knobler, H. Furukawa, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, Science 2008, 319, 939.
50. Z. Jiang, Z. Li, Z. Qin, H. Sun, X. Jiao, D. Chen, Nanoscale 2013, 5, 11770.
51. B. D. Cullity, S. R. Stock, Elements of X-Ray Diffraction, 3rd ed., Prentice Hall: Upper Saddle River, NJ 2001.
52. Y. Sun, X. Hu, W. Luo, Y. Huang, J. Phys. Chem. 2012, 116, 20794.
53. S. Stankovich, R. D. Piner, X. Chen, N. Wu, S. T. Nguyen, R. S. Ruoff, J. Mater. Chem. 2006, 16, 155.
54. W. Ren, D. Li, H. Liu, R. Mi, Y. Zhang, L. Dong, L. Dong, Electrochim. Acta 2013, 105, 75.
55. A. C. Ferrari, J. Robertson, Phys. Rev. B 2000, 61, 14095.
56. Y. Shao, S. Zhang, M. H. Engelhard, G. Li, G. Shao, Y. Wang, J. Liu, I. A. Aksay, Y. Lin, J. Mater. Chem. 2010, 20, 7491.
57. K. N. Kudin, B. Ozbas, H. C. Schniepp, R. K. Prud'homme, I. A. Aksay, R. Car, Nano Lett. 2008, 8, 36.
58. A. C. Ferrari, Solid State Commun. 2007, 143, 47.
59. M. A. Pimenta, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus, L. G. Cancado, A. Jorio, R. Saito, Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 1276.
60. J. H. Kaufman, S. Metin, D. D. Saperstein, Phys. Rev. B 1989, 39, 13053.
61. J.-K. Sun, Q. Xu, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2071.
62. Y. Liu, W. Zhang, S. Li, C. Cui, J. Wu, H. Chen, F. Huo, Chem. Mater. 2014, 26, 1119.
63. K. Xie, P. Wu, Y. Zhou, Y. Ye, H. Wang, Y. Tang, Y. Zhou, T. Lu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 10602.
64. M. V. Reddy, G. Prithvi, K. P. Loh, B. V. R. Chowdari, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 680.
65. C. Peng, B. Chen, Y. Qin, S. Yang, C. Li, Y. Zuo, S. Liu, J. Yang, ACS Nano 2012, 6, 1074.
66. F. Li, Q.-Q. Zou, Y.-Y. Xia, J. Power Sources 2008, 177, 546.
67. F. Wu, X. Ma, J. Feng, Y. Qian, S. Xiong, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 11597.
68. S. Xiong, J. S. Chen, X. W. Lou, H. C. Zeng, Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 861.
69. S. Goriparti, E. Miele, F. De Angelis, E. Di Fabrizio, R. Proietti Zaccaria, C. Capiglia, J. Power Sources 2014, 257, 421.
70. Y. Qi, N. Du, H. Zhang, X. Fan, Y. Yang, D. Yang, Nanoscale 2012, 4, 991.
71. Z. Wang, X. Xiong, L. Qie, Y. Huang, Electrochim. Acta 2013, 106, 320.
72. C. Ma, X. Shao, D. Cao, J. Mater. Chem. 2012, 22, 8911.
73. A. L. M. Reddy, A. Srivastava, S. R. Gowda, H. Gullapalli, M. Dubey, P. M. Ajayan, ACS Nano 2010, 4, 6337.
74. K. Cao, L. Jiao, Y. Liu, H. Liu, Y. Wang, H. Yuan, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 1082.
75. Q. Guan, J. Cheng, X. Li, B. Wang, L. Huang, F. Nie, W. Ni, Sci. Rep. 2015, 5, 10017.
76. J. Cravillon, R. Nayuk, S. Springer, A. Feldhoff, K. Huber, M. Wiebcke, Chem. Mater. 2011, 23, 2130.
77. H. Guo, T. Li, W. Chen, L. Liu, X. Yang, Y. Wang, Y. Guo, Nanoscale 2014, 6, 15168.
78. L. Hu, P. Zhang, H. Zhong, X. Zheng, N. Yan, Q. Chen, Chem. Eur. J. 2012, 18, 15049.