Ultrastrong Polyoxyzole Nanofiber Membranes for Dendrite-Proof and Heat-Resistant Battery Separators

Nano Letters

Volumn 16, Issue 5, 2016, Pages 2981-2987

  Hao, Xiaoming ^a   Zhu, Jian ^b   Jiang, Xiong ^a   Wu, Haitao ^a   Qiao, Jinshuo ^a   Sun, Wang ^a   Wang, Zhenhua ^a   Sun, Kening ^a  

^a BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (China)

^b Northwestern University   (United States)

Author keywords

lithium dendrite; Lithium metal based battery; nanofiber; nanoporous membrane; poly(p phenylene benzobisoxazole); ultrastrong material

Indexed keywords

AROMATIC COMPOUNDS; COST EFFECTIVENESS; ELASTIC MODULI; ELECTRIC BATTERIES; LITHIUM; MEMBRANES; NANOFIBERS; NANOSTRUCTURED MATERIALS; POLYMERS; SEPARATORS; SILANES;

BATTERY SEPARATORS; ENGINEERING MATERIALS; LITHIUM DENDRITE; LITHIUM METALS; MEMBRANE SEPARATORS; NANOPOROUS MEMBRANE; POLY (P-PHENYLENE BENZOBISOXAZOLE); POLYMERIC NANOFIBERS;

LITHIUM BATTERIES;

EID: 84974806633     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b05133     Document Type: Article

References (52)

1. Nitta, N.; Wu, F. X.; Lee, J. T.; Yushin, G. Mater. Today 2015, 18, 252-264 10.1016/j.mattod.2014.10.040
2. Li, W.; Yao, H.; Yan, K.; Zheng, G.; Liang, Z.; Chiang, Y.-M.; Cui, Y. Nat. Commun. 2015, 6, 7436 10.1038/ncomms8436
3. Tarascon, J. M.; Armand, M. Nature 2001, 414, 359-367 10.1038/35104644
4. Lu, Y.; Tu, Z.; Archer, L. A. Nat. Mater. 2014, 13, 961-969 10.1038/nmat4041
5. Xu, W.; Wang, J. L.; Ding, F.; Chen, X. L.; Nasybulin, E.; Zhang, Y. H.; Zhang, J. G. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 513-537 10.1039/C3EE40795K
6. Lin, D.; Liu, Y.; Liang, Z.; Lee, H.-W.; Sun, J.; Wang, H.; Yan, K.; Xie, J.; Cui, Y. Nat. Nanotechnol. 2016, 10.1038/nnano.2016.32
7. Tung, S. O.; Ho, S.; Yang, M.; Zhang, R. L.; Kotov, N. A. Nat. Commun. 2015, 6, 6152 10.1038/ncomms7152
8. Choi, N.-S.; Chen, Z.; Freunberger, S. A.; Ji, X.; Sun, Y.-K.; Amine, K.; Yushin, G.; Nazar, L. F.; Cho, J.; Bruce, P. G. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 9994-10024 10.1002/anie.201201429
9. Goodenough, J. B.; Kim, Y. Chem. Mater. 2010, 22, 587-603 10.1021/cm901452z
10. Scrosati, B.; Hassoun, J.; Sun, Y.-K. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3287-3295 10.1039/c1ee01388b
11. Zu, C.-X.; Li, H. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2614-2624 10.1039/c0ee00777c
12. Monroe, C.; Newman, J. J. Electrochem. Soc. 2005, 152, A396-A404 10.1149/1.1850854
13. Tu, Z. Y.; Kambe, Y.; Lu, Y. Y.; Archer, L. A. Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1300654 10.1002/aenm.201300654
14. Knauth, P. Solid State Ionics 2009, 180, 911-916 10.1016/j.ssi.2009.03.022
15. Kamaya, N.; Homma, K.; Yamakawa, Y.; Hirayama, M.; Kanno, R.; Yonemura, M.; Kamiyama, T.; Kato, Y.; Hama, S.; Kawamoto, K.; Mitsui, A. Nat. Mater. 2011, 10, 682-686 10.1038/nmat3066
16. Kim, S. K.; Kim, H. J.; Lee, J. C.; Braun, P. V.; Park, H. S. ACS Nano 2015, 9, 8569-77 10.1021/acsnano.5b03732
17. Arora, P.; Zhang, Z. Chem. Rev. 2004, 104, 4419-4462 10.1021/cr020738u
18. Lee, H.; Yanilmaz, M.; Toprakci, O.; Fu, K.; Zhang, X. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 3857-3886 10.1039/C4EE01432D
19. Nystrom, G.; Marais, A.; Karabulut, E.; Wagberg, L.; Cui, Y.; Hamedi, M. M. Nat. Commun. 2015, 6, 7259 10.1038/ncomms8259
20. Chun, S. J.; Choi, E. S.; Lee, E. H.; Kim, J. H.; Lee, S. Y.; Lee, S. Y. J. Mater. Chem. 2012, 22, 16618-16626 10.1039/c2jm32415f
21. Choi, K.-H.; Cho, S.-J.; Chun, S.-J.; Yoo, J. T.; Lee, C. K.; Kim, W.; Wu, Q.; Park, S.-B.; Choi, D.-H.; Lee, S.-Y.; Lee, S.-Y. Nano Lett. 2014, 14, 5677-5686 10.1021/nl5024029
22. Manley, T. R.; Martin, C. G. Polymer 1973, 14, 491-496 10.1016/0032-3861(73)90156-0
23. Kitagawa, T.; Tashiro, K.; Yabuki, K. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2002, 40, 1269-1280 10.1002/polb.10186
24. Choe, E. W.; Kim, S. N. Macromolecules 1981, 14, 920-924 10.1021/ma50005a006
25. Chen, C.-C.; Yang, J.-C.; Ji, D.-Y.; Lu, Y. Methods of fabricating nanofibers by electrospinning. US 20100003519A1, 2010.
26. Hu, X. D.; Jenkins, S. E.; Min, B. G.; Polk, M. B.; Kumar, S. Macromol. Mater. Eng. 2003, 288, 823-843 10.1002/mame.200300013
27. Yang, M.; Cao, K.; Sui, L.; Qi, Y.; Zhu, J.; Waas, A.; Arruda, E. M.; Kieffer, J.; Thouless, M. D.; Kotov, N. A. ACS Nano 2011, 5, 6945-6954 10.1021/nn2014003
28. Zhu, J. Q.; Cao, W. X.; Yue, M. L.; Hou, Y.; Han, J. C.; Yang, M. ACS Nano 2015, 9, 2489-2501 10.1021/nn504927e
29. Cohen, Y.; Thomas, E. L. Macromolecules 1988, 21, 433-435 10.1021/ma00180a025
30. Ran, S. F.; Burger, C.; Fang, D. F.; Zong, X. H.; Chu, B.; Hsiao, B. S.; Ohta, Y.; Yabuki, K.; Cunniff, P. M. Macromolecules 2002, 35, 9851-9853 10.1021/ma021459b
31. Kumar, S.; Dang, T. D.; Arnold, F. E.; Bhattacharyya, A. R.; Min, B. G.; Zhang, X.; Vaia, R. A.; Park, C.; Adams, W. W.; Hauge, R. H.; Smalley, R. E.; Ramesh, S.; Willis, P. A. Macromolecules 2002, 35, 9039-9043 10.1021/ma0205055
32. Yano, H.; Sugiyama, J.; Nakagaito, A. N.; Nogi, M.; Matsuura, T.; Hikita, M.; Handa, K. Adv. Mater. 2005, 17, 153-155 10.1002/adma.200400597
33. Cao, K.; Siepermann, C. P.; Yang, M.; Waas, A. M.; Kotov, N. A.; Thouless, M. D.; Arruda, E. M. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 2072-2080 10.1002/adfm.201202466
34. Zhang, X. F.; Sreekumar, T. V.; Liu, T.; Kumar, S. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 16435-16440 10.1021/jp0475988
35. Munch, E.; Launey, M. E.; Alsem, D. H.; Saiz, E.; Tomsia, A. P.; Ritchie, R. O. Science 2008, 322, 1516-1520 10.1126/science.1164865
36. Zhu, J.; Zhang, H.; Kotov, N. A. ACS Nano 2013, 7, 4818-4829 10.1021/nn400972t
37. Das, P.; Malho, J. M.; Rahimi, K.; Schacher, F. H.; Wang, B. C.; Demco, D. E.; Walther, A. Nat. Commun. 2015, 6, 5967 10.1038/ncomms6967
38. Das, P.; Malho, J. M.; Rahimi, K.; Schacher, F. H.; Wang, B.; Demco, D. E.; Walther, A. Nat. Commun. 2015, 6, 5967 10.1038/ncomms6967
39. Zhang, J.; Yue, L.; Kong, Q.; Liu, Z.; Zhou, X.; Zhang, C.; Xu, Q.; Zhang, B.; Ding, G.; Qin, B.; Duan, Y.; Wang, Q.; Yao, J.; Cui, G.; Chen, L. Sci. Rep. 2014, 4, 3935 10.1038/srep03935
40. Lin, D. C.; Liu, W.; Liu, Y. Y.; Lee, H. R.; Hsu, P. C.; Liu, K.; Cui, Y. Nano Lett. 2016, 16, 459-465 10.1021/acs.nanolett.5b04117
41. Xu, K. Chem. Rev. 2004, 104, 4303-4417 10.1021/cr030203g
42. Xu, Q.; Kong, Q.; Liu, Z.; Wang, X.; Liu, R.; Zhang, J.; Yue, L.; Duan, Y.; Cui, G. ACS Sustainable Chem. Eng. 2014, 2, 194-199 10.1021/sc400370h
43. Khurana, R.; Schaefer, J. L.; Archer, L. A.; Coates, G. W. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7395-7402 10.1021/ja502133j
44. Ellis, B. L.; Lee, K. T.; Nazar, L. F. Chem. Mater. 2010, 22, 691-714 10.1021/cm902696j
45. Amatucci, G. G.; Tarascon, J. M.; Klein, L. C. Solid State Ionics 1996, 83, 167-173 10.1016/0167-2738(95)00231-6
46. Tebbe, J. L.; Holder, A. M.; Musgrave, C. B. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 24265-24278 10.1021/acsami.5b07887
47. Ding, F.; Xu, W.; Graff, G. L.; Zhang, J.; Sushko, M. L.; Chen, X. L.; Shao, Y. Y.; Engelhard, M. H.; Nie, Z. M.; Xiao, J.; Liu, X. J.; Sushko, P. V.; Liu, J.; Zhang, J. G. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4450-4456 10.1021/ja312241y
48. Dai, X.; Zhou, A.; Xu, J.; Lu, Y.; Wang, L.; Fan, C.; Li, J. J. Phys. Chem. C 2016, 120, 422-430 10.1021/acs.jpcc.5b10677
49. Black, W. B. Annu. Rev. Mater. Sci. 1980, 10, 311-362 10.1146/annurev.ms.10.080180.001523
50. Behabtu, N.; Young, C. C.; Tsentalovich, D. E.; Kleinerman, O.; Wang, X.; Ma, A. W. K.; Bengio, E. A.; ter Waarbeek, R. F.; de Jong, J. J.; Hoogerwerf, R. E.; Fairchild, S. B.; Ferguson, J. B.; Maruyama, B.; Kono, J.; Talmon, Y.; Cohen, Y.; Otto, M. J.; Pasquali, M. Science 2013, 339, 182-186 10.1126/science.1228061
51. Roberts, M. F.; Jenekhe, S. A. Chem. Mater. 1993, 5, 1744-1754 10.1021/cm00036a012
52. Yin, Y.; Alivisatos, A. P. Nature 2005, 437, 664-670 10.1038/nature04165