Carbon Welding by Ultrafast Joule Heating

Nano Letters

Volumn 16, Issue 11, 2016, Pages 7282-7289

  Yao, Yonggang ^a   Fu, Kun Kelvin ^a   Zhu, Shuze ^a   Dai, Jiaqi ^a   Wang, Yanbin ^a   Pastel, Glenn ^a   Chen, Yanan ^a   Li, Tian ^a   Wang, Chengwei ^a   Li, Teng ^a   Hu, Liangbing ^a  

^a UNIVERSITY OF MARYLAND   (United States)

Author keywords

3D carbon matrix; battery current collectors; high temperature; Junction resistance; ultrafast graphitization

Indexed keywords

AMORPHOUS MATERIALS; CARBON NANOFIBERS; ELECTRIC CONDUCTIVITY; ELECTROCATALYSIS; GRAPHITE; GRAPHITIZATION; HEATING; JOULE HEATING; NANOFIBERS; NANOSTRUCTURED MATERIALS; NANOSTRUCTURES;

CARBON MATRIX; CURRENT COLLECTOR; HIGH TEMPERATURE; JUNCTION RESISTANCES; ULTRA-FAST;

AMORPHOUS CARBON;

EID: 84994530614     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03888     Document Type: Article

References (53)

1. Xin, G.; Yao, T.; Sun, H.; Scott, S. M.; Shao, D.; Wang, G.; Lian, J. Science 2015, 349 (6252) 1083-1087 10.1126/science.aaa6502
2. 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 (6116) 182-186 10.1126/science.1228061
3. Li, D.; Müller, M. B.; Gilje, S.; Kaner, R. B.; Wallace, G. G. Nat. Nanotechnol. 2008, 3 (2) 101-105 10.1038/nnano.2007.451
4. Pei, S.; Cheng, H.-M. Carbon 2012, 50 (9) 3210-3228 10.1016/j.carbon.2011.11.010
5. Liu, Y.; Xu, Z.; Zhan, J.; Li, P.; Gao, C. Adv. Mater. 2016, 28 (36) 7941-7947 10.1002/adma.201602444
6. Chen, Y.; Fu, K.; Zhu, S.; Luo, W.; Wang, Y.; Li, Y.; Hitz, E.; Yao, Y.; Dai, J.; Wan, J.; Danner, V. A.; Li, T.; Hu, L. Nano Lett. 2016, 16 (6) 3616-3623 10.1021/acs.nanolett.6b00743
7. Choi, J. W.; Hu, L.; Cui, L.; McDonough, J. R.; Cui, Y. J. Power Sources 2010, 195 (24) 8311-8316 10.1016/j.jpowsour.2010.06.108
8. Hu, L.; Wu, H.; La Mantia, F.; Yang, Y.; Cui, Y. ACS Nano 2010, 4 (10) 5843-5848 10.1021/nn1018158
9. Qu, L.; Vaia, R. A.; Dai, L. ACS Nano 2011, 5 (2) 994-1002 10.1021/nn102411s
10. Inagaki, M.; Yang, Y.; Kang, F. Adv. Mater. 2012, 24 (19) 2547-2566 10.1002/adma.201104940
11. Bauhofer, W.; Kovacs, J. Z. Compos. Sci. Technol. 2009, 69 (10) 1486-1498 10.1016/j.compscitech.2008.06.018
12. Lin, Z.; Gui, X.; Gan, Q.; Chen, W.; Cheng, X.; Liu, M.; Zhu, Y.; Yang, Y.; Cao, A.; Tang, Z. Sci. Rep. 2015, 5, 11336 10.1038/srep11336
13. Shan, C. S.; Zhao, W. J.; Lu, X. L.; O'Brien, D. J.; Li, Y. P.; Cao, Z. Y.; Elias, A. L.; Cruz-Silva, R.; Terrones, M.; Wei, B. Q.; Suhr, J. Nano Lett. 2013, 13 (11) 5514-5520 10.1021/nl403109g
14. Fu, Y.; Carlberg, B.; Lindahl, N.; Lindvall, N.; Bielecki, J.; Matic, A.; Song, Y.; Hu, Z.; Lai, Z.; Ye, L.; Sun, J.; Zhang, Y.; Zhang, Y.; Liu, J. Adv. Mater. 2012, 24 (12) 1576-1581 10.1002/adma.201104408
15. Ding, M.; Sorescu, D. C.; Kotchey, G. P.; Star, A. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (7) 3472-3479 10.1021/ja210278u
16. Hashim, D. P.; Narayanan, N. T.; Romo-Herrera, J. M.; Cullen, D. A.; Hahm, M. G.; Lezzi, P.; Suttle, J. R.; Kelkhoff, D.; Muñoz-Sandoval, E.; Ganguli, S.; Roy, A. K.; Smith, D. J.; Vajtai, R.; Sumpter, B. G.; Meunier, V.; Terrones, H.; Terrones, M.; Ajayan, P. M. Sci. Rep. 2012, 2, 363 10.1038/srep00363
17. Kim, K. H.; Oh, Y.; Islam, M. F. Nat. Nanotechnol. 2012, 7 (9) 562-566 10.1038/nnano.2012.118
18. Du, J.; Cheng, H.-M. Macromol. Chem. Phys. 2012, 213 (10-11) 1060-1077 10.1002/macp.201200029
19. Wu, Z. Science 2004, 305, 1273-1276 10.1126/science.1101243
20. Zhang, D.; Ryu, K.; Liu, X.; Polikarpov, E.; Ly, J.; Tompson, M. E.; Zhou, C. Nano Lett. 2006, 6 (9) 1880-1886 10.1021/nl0608543
21. Marinho, B.; Ghislandi, M.; Tkalya, E.; Koning, C. E.; de With, G. Powder Technol. 2012, 221, 351-358 10.1016/j.powtec.2012.01.024
22. Zhao, C.; Wang, C.; Gorkin, R.; Beirne, S.; Shu, K.; Wallace, G. G. Electrochem. Commun. 2014, 41, 20-23 10.1016/j.elecom.2014.01.013
23. Poelma, R. H.; Morana, B.; Vollebregt, S.; Schlangen, E.; Van Zeijl, H. W.; Fan, X.; Zhang, G. Q. Adv. Funct. Mater. 2014, 24 (36) 5737-5744 10.1002/adfm.201400693
24. Shan, C. S.; Zhao, W. J.; Lu, X. L.; O'Brien, D. J.; Li, Y. P.; Cao, Z. Y.; Elias, A. L.; Cruz-Silva, R.; Terrones, M.; Wei, B. Q.; Suhr, J. Nano Lett. 2013, 13 (11) 5514-5520 10.1021/nl403109g
25. Kim, K. H.; Oh, Y.; Islam, M. F. Nat. Nanotechnol. 2012, 7 (9) 562-566 10.1038/nnano.2012.118
26. Bradford, P. D.; Wang, X.; Zhao, H.; Zhu, Y. T. Carbon 2011, 49 (8) 2834-2841 10.1016/j.carbon.2011.03.012
27. Zhao, W.; Li, Y.; Wang, S.; He, X.; Shang, Y.; Peng, Q.; Wang, C.; Du, S.; Gui, X.; Yang, Y.; Yuan, Q.; Shi, E.; Wu, S.; Xu, W.; Cao, A. Carbon 2014, 76, 19-26 10.1016/j.carbon.2014.04.032
28. Brieland-Shoultz, A.; Tawfick, S.; Park, S. J.; Bedewy, M.; Maschmann, M. R.; Baur, J. W.; Hart, a. J. Adv. Funct. Mater. 2014, 24 (36) 5728-5735 10.1002/adfm.201400851
29. Romo-Herrera, J. M.; Terrones, M.; Terrones, H.; Dag, S.; Meunier, V. Nano Lett. 2007, 7 (3) 570-576 10.1021/nl0622202
30. Xing, Z.; Qi, Y.; Jian, Z.; Ji, X. ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 10.1021/acsami.6b06767
31. Ferrari, A.; Basko, D. Nat. Nanotechnol. 2013, 8 (4) 235-246 10.1038/nnano.2013.46
32. Park, S.-J. Carbon Fibers; Springer, 2015.
33. Zhang, L.; Aboagye, A.; Kelkar, A.; Lai, C.; Fong, H. J. Mater. Sci. 2014, 49 (2) 463-480 10.1007/s10853-013-7705-y
34. Cho, C.-W.; Cho, D.-H.; Ko, Y.-G.; Kwon, O.-H.; Kang, I.-K. Carbon Lett. 2007, 8 (4) 313-320 10.5714/CL.2007.8.4.313
35. Kim, C.; Yang, K. S.; Kojima, M.; Yoshida, K.; Kim, Y. J.; Kim, Y. A.; Endo, M. Adv. Funct. Mater. 2006, 16 (18) 2393-2397 10.1002/adfm.200500911
36. Yao, Y.; Fu, K. K.; Yan, C.; Dai, J.; Chen, Y.; Wang, Y.; Zhang, B.; Hitz, E.; Hu, L. ACS Nano 2016, 10 (5) 5272-5279 10.1021/acsnano.6b01059
37. Freitag, M.; Chiu, H.-Y.; Steiner, M.; Perebeinos, V.; Avouris, P. Nat. Nanotechnol. 2010, 5 (7) 497-501 10.1038/nnano.2010.90
38. Yu, D.; Dai, L. Appl. Phys. Lett. 2010, 96 (14) 2010-2012
39. Wei, J.; Zhu, H.; Wu, D.; Wei, B. Appl. Phys. Lett. 2004, 84 (24) 4869-4871 10.1063/1.1762697
40. Zhu, F.; Lin, X.; Liu, P.; Jiang, K.; Wei, Y.; Wu, Y.; Wang, J.; Fan, S. Nano Res. 2014, 7 (4) 1-8 10.1007/s12274-014-0423-1
41. Bao, W.; Pickel, A. D.; Zhang, Q.; Chen, Y.; Yao, Y.; Wan, J.; Fu, K.; Wang, Y.; Dai, J.; Zhu, H.; Drew, D.; Fuhrer, M.; Dames, C.; Hu, L. Adv. Mater. 2016, 28 (23) 4684-4691 10.1002/adma.201506116
42. Neuer, G. Int. J. Thermophys. 1995, 16-16 (1) 257-265 10.1007/BF01438976
43. Cossio, M. L. T.; Giesen, L. F.; Araya, G.; Pérez-Cotapos, M. L. S.; Vergara, R. L.; Manca, M.; Tohme, R. A.; Holmberg, S. D.; Bressmann, T.; Lirio, D. R.; Román, J. S.; Solís, R. G.; Thakur, S.; Rao, S. N.; Modelado, E. L.; La, A. D. E.; Durante, C.; Tradición, U. N. A.; En, M.; Espejo, E. L.; Fuentes, D. E. L. A. S.; Yucatán, U. A.; De Lenin, C. M.; Cian, L. F.; Douglas, M. J.; Plata, L.; Héritier, F. Springer Handbook of Nanomaterials; Springer, 2013.
44. Savvatimskiy, A. I. Carbon 2005, 43 (6) 1115-1142 10.1016/j.carbon.2004.12.027
45. Plimpton, S. J. Comput. Phys. 1995, 117 (1) 1-19 10.1006/jcph.1995.1039
46. Saha, B.; Schatz, G. C. J. Phys. Chem. B 2012, 116 (15) 4684-4692 10.1021/jp300581b
47. Strachan, A.; van Duin, A. C. T.; Chakraborty, D.; Dasgupta, S.; Goddard, W. A., III Phys. Rev. Lett. 2003, 91 (9) 98301 10.1103/PhysRevLett.91.098301
48. Wang, Y.; Serrano, S.; Santiago-Aviles, J. J. J. Mater. Sci. Lett. 2002, 21 (13) 1055-1057 10.1023/A:1016081212346
49. Peng, H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130 (1) 42-43 10.1021/ja078267m
50. Panapoy, M.; Dankeaw, A.; Ksapabutr, B.; Technology, I.; Campus, S. P. Mater. Sci. 2008, 13, 11-17
51. Koerner, H.; Liu, W.; Alexander, M.; Mirau, P.; Dowty, H.; Vaia, R. A. Polymer 2005, 46 (12) 4405-4420 10.1016/j.polymer.2005.02.025
52. Skákalová, V.; Dettlaff-Weglikowska, U.; Roth, S. Synth. Met. 2005, 152 (1-3) 349-352 10.1016/j.synthmet.2005.07.291
53. Sandler, J. K. W.; Kirk, J. E.; Kinloch, I. A.; Shaffer, M. S. P.; Windle, A. H. Polymer 2003, 44 (19) 5893-5899 10.1016/S0032-3861(03)00539-1