Wet-chemical processing of phosphorus composite nanosheets for high-rate and high-capacity lithium-ion batteries

Advanced Energy Materials

Volumn 6, Issue 10, 2016, Pages

  Zhang, Yanyan ^a   Rui, Xianhong ^a   Tang, Yuxin ^a   Liu, Yaqing ^a   Wei, Jiaqi ^a   Chen, Shi ^b   Leow, Wan Ru ^a   Li, Wenlong ^a   Liu, Yuanjun ^a   Deng, Jiyang ^a   Ma, Bing ^a   Yan, Qingyu ^a   Chen, Xiaodong ^a  

^a NANYANG TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (Singapore)

^b NANYANG TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (Singapore)

Author keywords

anode materials; high rate; lithium ion batteries; phosphorus composite nanosheets; solvothermal reaction

Indexed keywords

ANODES; CHEMICAL INDUSTRY; IONS; NANOSHEETS; PHOSPHORUS; SUBLIMATION;

ANODE MATERIAL; CONDENSATION PROCESS; ELECTROCHEMICAL PERFORMANCE; HIGH RATE; HIGH-PERFORMANCE LITHIUM-ION BATTERIES; LITHIUM ION DIFFUSION; SOLVOTHERMAL REACTIONS; WET CHEMICAL PROCESSING;

LITHIUM-ION BATTERIES;

EID: 84979486673     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201502409     Document Type: Article

References (87)

1. a) A. Vlad, N. Singh, C. Galande, P. M. Ajayan, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1402115;
2. b) A. S. Arico, P. Bruce, B. Scrosati, J. M. Tarascon, W. Van Schalkwijk, Nat. Mater. 2005, 4, 366;
3. c) C. M. Park, H. J. Sohn, Adv. Mater. 2007, 19, 2465;
4. d) J. F. Qian, X. Y. Wu, Y. L. Cao, X. P. Ai, H. X. Yang, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 4633;
5. e) Y. Kim, Y. Park, A. Choi, N.-S. Choi, J. Kim, J. Lee, J. H. Ryu, S. M. Oh, K. T. Lee, Adv. Mater. 2013, 25, 3045;
6. f) J. Song, Z. Yu, M. L. Gordin, S. Hu, R. Yi, D. Tang, T. Walter, M. Regula, D. Choi, X. Li, A. Manivannan, D. Wang, Nano Lett. 2014, 14, 6329;
7. g) N. Nitta, G. Yushin, Part. Part. Syst. Charact. 2014, 31, 317;
8. h) J. Sun, G. Zheng, H.-W. Lee, N. Liu, H. Wang, H. Yao, W. Yang, Y. Cui, Nano Lett. 2014, 14, 4573;
9. i) 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;
10. j) Q.-F. Li, C.-G. Duan, X. G. Wan, J.-L. Kuo, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 8662;
11. k) J. Cabana, L. Monconduit, D. Larcher, M. R. Palacín, Adv. Mater. 2010, 22, E170;
12. l) Y. Wang, J. Yi, Y. Xia, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 830;
13. m) M. G. Kim, J. Cho, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1497;
14. n) T.-H. Kim, J.-S. Park, S. K. Chang, S. Choi, J. H. Ryu, H.-K. Song, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 860.
15. a) J. Qian, D. Qiao, X. Ai, Y. Cao, H. Yang, Chem.Commun. 2012, 48, 8931;
16. b) C. Marino, A. Debenedetti, B. Fraisse, F. Favier, L. Monconduit, Electrochem. Commun. 2011, 13, 346;
17. c) M. Nagao, A. Hayashi, M. Tatsumisago, J. Power Sources 2011, 196, 6902;
18. d) M. C. Stan, J. v. Zamory, S. Passerini, T. Nilges, M. Winter, J.Mater. Chem. A 2013, 1, 5293;
19. e) L. Pei, Q. Zhao, C. Chen, J. Liang, J. Chen, ChemElectroChem 2015, 2, 1652;
20. f) Y. Kim, K.-H. Ha, S. M. Oh, K. T. Lee, Chem. Eur. J. 2014, 20, 11980.
21. W.-J. Li, S.-L. Chou, J.-Z. Wang, H.-K. Liu, S.-X. Dou, Nano Lett. 2013, 13, 5480.
22. a) H. Liu, Y. Du, Y. Deng, P. D. Ye, Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 2732;
23. b) L. Li, Y. Yu, G. J. Ye, Q. Ge, X. Ou, H. Wu, D. Feng, X. H. Chen, Y. Zhang, Nat. Nanotech. 2014, 9, 372;
24. c) L.-Q. Sun, M.-J. Li, K. Sun, S.-H. Yu, R.-S. Wang, H.-M. Xie, J. Phy. Chem. C 2012, 116, 14772;
25. d) Z. Yang, J. Hao, S. Yuan, S. Lin, H. M. Yau, J. Dai, S. P. Lau, Adv. Mater. 2015, 27, 3748.
26. a) P. W. Bridgman, J. Am. Chem. Soc. 1914, 36, 1344;
27. b) J. C. Jamieson, Science 1963, 139, 1291.
28. a) L. Chen, G. Zhou, Z. Liu, X. Ma, J. Chen, Z. Zhang, X. Ma, F. Li, H.-M. Cheng, W. Ren, Adv. Mater. 2016, 28, 510;
29. b) S. Lange, P. Schmidt, T. Nilges, Inorg. Chem. 2007, 46, 4028.
30. a) K. Kang, Y. S. Meng, J. Bréger, C. P. Grey, G. Ceder, Science 2006, 311, 977;
31. b) B. Kang, G. Ceder, Nature 2009, 458, 190;
32. c) D.-J. Xue, S. Xin, Y. Yan, K.-C. Jiang, Y.-X. Yin, Y.-G. Guo, L.-J. Wan, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2512;
33. d) 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;
34. e) H. Wu, G. Chan, J. W. Choi, I. Ryu, Y. Yao, M. T. McDowell, S. W. Lee, A. Jackson, Y. Yang, L. B. Hu, Y. Cui, Nat. Nanotech. 2012, 7, 309;
35. f) J. Y. Wang, N. L. Yang, H. J. Tang, Z. H. Dong, Q. Jin, M. Yang, D. Kisailus, H. J. Zhao, Z. Y. Tang, D. Wang, Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 6417;
36. g) A. L. M. Reddy, S. R. Gowda, M. M. Shaijumon, P. M. Ajayan, Adv. Mater. 2012, 24, 5045;
37. h) B. Koo, H. Kim, Y. Cho, K. T. Lee, N. S. Choi, J. Cho, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 8762;
38. i) C. B. Zhu, X. K. Mu, P. A. van Aken, Y. Yu, J. Maier, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 2152;
39. j) W. Wei, S. Yang, H. Zhou, I. Lieberwirth, X. Feng, K. Müllen, Adv. Mater. 2013, 25, 2909;
40. k) Y. Zhao, J. Feng, X. Liu, F. Wang, L. Wang, C. Shi, L. Huang, X. Feng, X. Chen, L. Xu, M. Yan, Q. Zhang, X. Bai, H. Wu, L. Mai, Nat. Commun. 2014, 5, 4565;
41. l) Y. Gong, S. Yang, Z. Liu, L. Ma, R. Vajtai, P. M. Ajayan, Adv. Mater. 2013, 25, 3979;
42. m) P. Simon, Y. Gogotsi, B. Dunn, Science 2014, 343, 1210;
43. n) 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;
44. o) A. Bhaskar, S. Krueger, V. Siozios, J. Li, S. Nowak, M. Winter, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1401156.
45. a) W. Li, S.-L. Chou, J.-Z. Wang, J. H. Kim, H.-K. Liu, S.-X. Dou, Adv. Mater. 2014, 26, 4037;
46. b) Y. Kim, Y. Kim, A. Choi, S. Woo, D. Mok, N.-S. Choi, Y. S. Jung, J. H. Ryu, S. M. Oh, K. T. Lee, Adv. Mater. 2014, 26, 4139;
47. c) N. Yabuuchi, Y. Matsuura, T. Ishikawa, S. Kuze, J.-Y. Son, Y.-T. Cui, H. Oji, S. Komaba, ChemElectroChem 2014, 1, 580;
48. d) J. Qian, Y. Xiong, Y. Cao, X. Ai, H. Yang, Nano Lett. 2014, 14, 1865;
49. e) Y. Zhu, Y. Wen, X. Fan, T. Gao, F. Han, C. Luo, S.-C. Liou, C. Wang, ACS Nano 2015, 9, 3254;
50. f) Z. Yu, J. Song, M. L. Gordin, R. Yi, D. Tang, D. Wang, Adv. Sci. 2015, 2, 1400020;
51. g) M. C. Stan, R. Klöpsch, A. Bhaskar, J. Li, S. Passerini, M. Winter, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 231;
52. h) X. Fan, J. Mao, Y. Zhu, C. Luo, L. Suo, T. Gao, F. Han, S.-C. Liou, C. Wang, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1500174.
53. a) L. Wang, X. He, J. Li, W. Sun, J. Gao, J. Guo, C. Jiang, Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 9034;
54. b) W. Li, Z. Yang, Y. Jiang, Z. Yu, L. Gu, Y. Yu, Carbon 2014, 78, 455;
55. c) C. Marino, L. Boulet, P. Gaveau, B. Fraisse, L. Monconduit, J. Mater. Chem. 2012, 22, 22713.
56. a) J. R. Brent, N. Savjani, E. A. Lewis, S. J. Haigh, D. J. Lewis, P. O'Brien, Chem. Commun. 2014, 50, 13338;
57. b) P. Yasaei, B. Kumar, T. Foroozan, C. Wang, M. Asadi, D. Tuschel, J. E. Indacochea, R. F. Klie, A. Salehi-Khojin, Adv. Mater. 2015, 27, 1887;
58. c) J. D. Wood, S. A. Wells, D. Jariwala, K.-S. Chen, E. Cho, V. K. Sangwan, X. Liu, L. J. Lauhon, T. J. Marks, M. C. Hersam, Nano Lett. 2014, 14, 6964.
59. a) M. Choucair, P. Thordarson, J. A. Stride, Nat. Nanotech. 2009, 4, 30;
60. b) J. M. Tour, Nature 2014, 512, 30;
61. c) J. R. Sanchez-Valencia, T. Dienel, O. Groning, I. Shorubalko, A. Mueller, M. Jansen, K. Amsharov, P. Ruffieux, R. Fasel, Nature 2014, 512, 61.
62. A. K. Boal, F. Ilhan, J. E. DeRouchey, T. Thurn-Albrecht, T. P. Russell, V. M. Rotello, Nature 2000, 404, 746.
63. a) L. Wang, Z. Sofer, M. Pumera, ChemElectroChem 2015, 2, 324;
64. b) A. Favron, E. Gaufrès, F. Fossard, P. L. Lévesque, A.-L. Phaneuf-L'Heureux, N. Y. Tang, R. Leonelli, S. Francoeur, R. Martel, 2014, arXiv: 1408. 0345.
65. E. N. Rissi, E. Soignard, K. A. McKiernan, C. J. Benmore, J. L. Yarger, Solid State Commun. 2012, 152, 390.
66. N. B. Hannay, Treatise on Solid State Chemistry, Plenum Press, New York, US, 1976.
67. a) M. E. Paulaitis, J. M. L. Penninger, R. D. Gray Jr., P. Davidson, Chemical Engineering at Supercritical Fluid Conditions, Ann Arbor Science Publishers, Ann Arbor, MI 1983;
68. b) J. A. Darr, M. Poliakoff, Chem. Rev. 1999, 99, 495.
69. B. D. Largy, A. Finch, P. J. Gardner, N. Kell, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1 1983, 79, 383.
70. a) X. S. Zhou, L. J. Wan, Y. G. Guo, Adv. Mater. 2013, 25, 2152;
71. b) W. Li, F. Wang, S. Feng, J. Wang, Z. Sun, B. Li, Y. Li, J. Yang, A. A. Elzatahry, Y. Xia, D. Zhao, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 18300.
72. a) X. Rui, X. Zhao, Z. Lu, H. Tan, D. Sim, H. H. Hng, R. Yazami, T. M. Lim, Q. Yan, ACS Nano 2013, 7, 5637;
73. b) P. Xiong, B. Liu, V. Teran, Y. Zhao, L. Peng, X. Wang, G. Yu, ACS Nano 2014, 8, 8610;
74. c) H. Wang, H. Yuan, S. Sae Hong, Y. Li, Y. Cui, Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 2664.
75. a) F. Bonaccorso, L. Colombo, G. Yu, M. Stoller, V. Tozzini, A. C. Ferrari, R. S. Ruoff, V. Pellegrini, Science 2015, 347, 1246501;
76. b) S. K. Das, R. Mallavajula, N. Jayaprakash, L. A. Archer, J. Mater. Chem. 2012, 22, 12988;
77. c) D. Chen, H. Feng, J. Li, Chem. Rev. 2012, 112, 6027;
78. d) Z.-S. Wu, W. Ren, L. Xu, F. Li, H.-M. Cheng, ACS Nano 2011, 5, 5463;
79. e) 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;
80. f) S. Yang, R. E. Bachman, X. Feng, K. Müllen, Acc. Chem. Res. 2013, 46, 116.
81. a) Y. Tang, Y. Zhang, W. Li, B. Ma, X. Chen, Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 5926;
82. b) 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;
83. c) 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;
84. d) Y. Tang, Y. Zhang, X. Rui, D. Qi, Y. Luo, W. R. Leow, S. Chen, G. Jia, J. Wei, W. Li, J. Deng, Y. Lai, B. Ma, X. Chen, Adv. Mater. 2016, 28, 1567;
85. e) C. Wu, X. Lu, L. Peng, K. Xu, X. Peng, J. Huang, G. Yu, Y. Xie, Nat. Commun. 2013, 4, 2431;
86. f) Y. Xu, Z. Lin, X. Zhong, X. Huang, N. O. Weiss, Y. Huang, X. Duan, Nat. Commun. 2014, 5, 4554.
87. X. H. Rui, N. Ding, J. Liu, C. Li, C. H. Chen, Electrochim. Acta 2010, 55, 2384.