Tailoring Anisotropic Li-Ion Transport Tunnels on Orthogonally Arranged Li-Rich Layered Oxide Nanoplates Toward High-Performance Li-Ion Batteries

Nano Letters

Volumn 17, Issue 3, 2017, Pages 1670-1677

  Xu, Ming ^a,b   Fei, Linfeng ^b   Zhang, Weibing ^c   Li, Tao ^b   Lu, Wei ^b   Zhang, Nian ^d   Lai, Yanqing ^a   Zhang, Zhian ^a   Fang, Jing ^a   Zhang, Kai ^a   Li, Jie ^a   Huang, Haitao ^b  

^a CENTRAL SOUTH UNIVERSITY   (China)

^b HONG KONG POLYTECHNIC UNIVERSITY   (Hong Kong)

^c CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY   (China)

^d SHANGHAI INSTITUTE OF MICROSYSTEM AND INFORMATION TECHNOLOGY   (China)

Author keywords

electrode material; Li ion batteries; Li rich layered oxide; Orthogonal nanoplates; spinel rock salt tunnels

Indexed keywords

ANISOTROPY; CATHODES; CHARACTERIZATION; ELECTRIC BATTERIES; ELECTRODES; IONS; LITHIUM; LITHIUM COMPOUNDS; MANGANESE; NANOSTRUCTURES; SECONDARY BATTERIES; STABILITY;

DEINTERCALATION KINETICS; ELECTRODE MATERIAL; EXPERIMENTAL CHARACTERIZATION; INITIAL COULOMBIC EFFICIENCY; INITIAL DISCHARGE CAPACITIES; LAYERED OXIDES; NANOPLATES; THEORETICAL CALCULATIONS;

LITHIUM-ION BATTERIES;

EID: 85014932857     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b04951     Document Type: Article

References (60)

1. Goodenough, J. B.; Park, K. - S. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1167-1176 10.1021/ja3091438
2. Chu, S.; Cui, Y.; Liu, N. Nat. Mater. 2016, 16, 16-22 10.1038/nmat4834
3. Yoo, H. D.; Markevich, E.; Salitra, G.; Sharon, D.; Aurbach, D. Mater. Today 2014, 17, 110-121 10.1016/j.mattod.2014.02.014
4. Choi, J. W.; Aurbach, D. Nat. Rev. Mater. 2016, 1, 16013 10.1038/natrevmats.2016.13
5. Whittingham, M. S. Chem. Rev. 2014, 114, 11414-11443 10.1021/cr5003003
6. Whittingham, M. S. Chem. Rev. 2004, 104, 4271-4301 10.1021/cr020731c
7. Tarascon, J. - M.; Armand, M. Nature 2001, 414, 359-367 10.1038/35104644
8. Lee, M. - J.; Lee, S.; Oh, P.; Kim, Y.; Cho, J. Nano Lett. 2014, 14, 993-999 10.1021/nl404430e
9. Lin, M. X.; Ben, L. B.; Sun, Y.; Wang, H.; Yang, Z. Z.; Gu, L.; Yu, X. Q.; Yang, X. - Q.; Zhao, H. F.; Yu, R. C.; Armand, M.; Huang, X. J. Chem. Mater. 2015, 27, 292-303 10.1021/cm503972a
10. Jo, M.; Jeong, S.; Cho, J. Electrochem. Commun. 2010, 12, 992-995 10.1016/j.elecom.2010.05.010
11. Gu, L.; Zhu, C. B.; Li, H.; Yu, Y.; Li, C. L.; Tsukimoto, S.; Maier, J.; Ikuhara, Y. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4661-4663 10.1021/ja109412x
12. Lin, F.; Markus, I. M.; Nordlund, D.; Weng, T. - C.; Asta, M. D.; Xin, H. L.; Doeff, M. M. Nat. Commun. 2014, 5, 3529 10.1038/ncomms4529
13. Koyama, Y.; Tanaka, I.; Adachi, H.; Makimura, Y.; Ohzuku, T. J. Power Sources 2003, 119-121, 644-648 10.1016/S0378-7753(03)00194-0
14. Wang, J.; He, X.; Paillard, E.; Laszczynski, N.; Li, J.; Passerini, S. Adv. Energy Mater. 2016, 6, 1600906 10.1002/aenm.201600906
15. Thackeray, M. M.; Johnson, C. S.; Vaughey, J. T.; Li, N.; Hackney, S. A. J. Mater. Chem. 2005, 15, 2257-2267 10.1039/b417616m
16. Thackeray, M. M.; Kang, S. - H.; Johnson, C. S.; Vaughey, J. T.; Benedek, R.; Hackney, S. A. J. Mater. Chem. 2007, 17, 3112-3125 10.1039/b702425h
17. Yabuuchi, N.; Yoshii, K.; Myung, S. - T.; Nakai, I.; Komaba, S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4404-4419 10.1021/ja108588y
18. Hy, S.; Felix, F.; Rick, J.; Su, W. - N.; Hwang, B. J. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 999-1007 10.1021/ja410137s
19. Kim, J. - S.; Johnson, C. S.; Vaughey, J. T.; Thackeray, M. M. Chem. Mater. 2004, 16, 1996-2006 10.1021/cm0306461
20. Johnson, C. S.; Li, N. C.; Lefief, C.; Thackeray, M. M. Electrochem. Commun. 2007, 9, 787-795 10.1016/j.elecom.2006.11.006
21. Wang, K. - X.; Li, X. - H.; Chen, J. - S. Adv. Mater. 2015, 27, 527-545 10.1002/adma.201402962
22. Dixit, H.; Zhou, W.; Idrobo, J. - C.; Nanda, J.; Cooper, V. R. ACS Nano 2014, 8, 12710-12716 10.1021/nn505740v
23. Boulineau, A.; Simonin, L.; Colin, J. - F.; Bourbon, C.; Patoux, S. Nano Lett. 2013, 13, 3857-3863 10.1021/nl4019275
24. Sathiya, M.; Abakumov, A. M.; Foix, D.; Rousse, G.; Ramesha, K.; Saubanère, M.; Doublet, M. L.; Vezin, H.; Laisa, C. P.; Prakash, A. S.; Gonbeau, D.; Tendeloo, G. V.; Tarascon, J. - M. Nat. Mater. 2014, 14, 230-238 10.1038/nmat4137
25. Gu, M.; Belharouak, I.; Zheng, J. M.; Wu, H. M.; Xiao, J.; Genc, A.; Amine, K.; Thevuthasan, S.; Baer, D. R.; Zhang, J. - G.; Browning, N. D.; Liu, J.; Wang, C. M. ACS Nano 2013, 7, 760-767 10.1021/nn305065u
26. Yan, P. F.; Xiao, L.; Zheng, J. M.; Zhou, Y. G.; He, Y.; Zu, X. T.; Mao, S. X.; Xiao, J.; Gao, F.; Zhang, J. - G.; Wang, C.-M. Chem. Mater. 2015, 27, 975-982 10.1021/cm504257m
27. Ma, G.; Li, S.; Zhang, W. X.; Yang, Z. H.; Liu, S. L.; Fan, X. M.; Chen, F.; Tian, Y.; Zhang, W. B.; Yang, S. H.; Li, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 3667-3671 10.1002/anie.201511196
28. Zhang, L. J.; Li, N.; Wu, B. R.; Xu, H. L.; Wang, L.; Yang, X. - Q.; Wu, F. Nano Lett. 2015, 15, 656-661 10.1021/nl5041594
29. Yu, R. Z.; Wang, X. Y.; Wang, D.; Ge, L.; Shu, H. B.; Yang, X. K. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 3120-3129 10.1039/C4TA05281A
30. Wei, G. - Z.; Lu, X.; Ke, F. - S.; Huang, L.; Li, J. - T.; Wang, Z. - X.; Zhou, Z. - Y.; Sun, S. - G. Adv. Mater. 2010, 22, 4364-4367 10.1002/adma.201001578
31. Chen, L.; Su, Y. F.; Chen, S.; Li, N.; Bao, L. Y.; Li, W. K.; Wang, Z.; Wang, M.; Wu, F. Adv. Mater. 2014, 26, 6756-6760 10.1002/adma.201402541
32. Zheng, F. H.; Yang, C. H.; Xiong, X. H.; Xiong, J. W.; Hu, R. Z.; Chen, Y.; Liu, M. L. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 13058-13062 10.1002/anie.201506408
33. Liu, W.; Oh, P.; Liu, X.; Myeong, S.; Cho, W.; Cho, J. Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1500274 10.1002/aenm.201500274
34. Wu, F.; Li, N.; Su, Y. F.; Zhang, L. J.; Bao, L. Y.; Wang, J.; Chen, L.; Zheng, Y.; Dai, L. Q.; Peng, J. Y.; Chen, S. Nano Lett. 2014, 14, 3550-3555 10.1021/nl501164y
35. Oh, P.; Ko, M.; Myeong, S.; Kim, Y.; Cho, J. Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1400631 10.1002/aenm.201400631
36. Qiu, B.; Zhang, M. H.; Wu, L. J.; Wang, J.; Xia, Y. G.; Qian, D. N.; Liu, H. D.; Hy, S.; Chen, Y.; An, K.; Zhu, Y. M.; Liu, Z. P.; Meng, Y. S. Nat. Commun. 2016, 7, 12108 10.1038/ncomms12108
37. Xu, M.; Chen, Z. Y.; Zhu, H. Li; Yan, X. Y.; Li, L. J.; Zhao, Q. F. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 13933-13945 10.1039/C5TA03676C
38. Li, J. L.; Yao, R. M.; Cao, C. B. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 5075-5082 10.1021/am500215b
39. Fu, F.; Xu, G. - L.; Wang, Q.; Deng, Y. - P.; Li, X.; Li, J. - T.; Huang, L.; Sun, S. - G. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 3860-3864 10.1039/c3ta01618h
40. Zhao, Y.; Peng, L. L.; Liu, B. R.; Yu, G. H. Nano Lett. 2014, 14, 2849-2853 10.1021/nl5008568
41. Shimon, L. J. W.; Vaida, M.; Addadi, L.; Lahav, M.; Leiserowitz, L. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 6215-6220 10.1021/ja00173a008
42. Lei, F. C.; Sun, Y. F.; Liu, K. T.; Gao, S.; Liang, L.; Pan, B. C.; Xie, Y. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 6826-6829 10.1021/ja501866r
43. Gan, J. Y.; Lu, X. H.; Wu, J. H.; Xie, S. L.; Zhai, T.; Yu, M. H.; Zhang, Z. S.; Mao, Y. C.; Wang, S. C.; Shen, Y.; Tong, Y. X. Sci. Rep. 2013, 3, 1021 10.1038/srep01021
44. Liu, Y. W.; Xiao, C.; Li, Z.; Xie, Y. Adv. Energy Mater. 2016, 6, 1600436 10.1002/aenm.201600436
45. Banger, K. K.; Yamashita, Y.; Mori, K.; Peterson, R. L.; Leedham, T.; Rickard, J.; Sirringhaus, H. Nat. Mater. 2011, 10, 45-50 10.1038/nmat2914
46. Xu, Y.; Zhou, M.; Wang, X.; Wang, C. L.; Liang, L. Y.; Grote, F.; Wu, M. H.; Mi, Y.; Lei, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 8768-8771 10.1002/anie.201503477
47. Zhang, N.; Li, X. Y.; Ye, H. C.; Chen, S. M.; Ju, H. X.; Liu, D. B.; Lin, Y.; Ye, W.; Wang, C. M.; Xu, Q.; Zhu, J. F.; Song, Li.; Jiang, J.; Xiong, Y. J. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 8928-8935 10.1021/jacs.6b04629
48. Cho, Y.; Lee, S.; Lee, Y.; Hong, T.; Cho, J. Adv. Evergy Mater. 2011, 1, 821-828 10.1002/aenm.201100239
49. Kim, J.; Noh, M.; Cho, J.; Kim, H.; Kim, K. - B. J. Electrochem. Soc. 2005, 152, A1142-A1148 10.1149/1.1896526
50. Kim, Y.; Oh, J.; Kim, T.-G.; Park, B. Appl. Phys. Lett. 2001, 78, 2363-2365 10.1063/1.1366359
51. Amatucci, G. G.; Tarascon, J. M.; Klein, L. C. Solid State Ionics 1996, 83, 167-173 10.1016/0167-2738(95)00231-6
52. Li, W.; Liu, J.; Zhao, D. Y. Nat. Rev. Mater. 2016, 1, 16023 10.1038/natrevmats.2016.23
53. Sun, H. T.; Xin, G. Q.; Hu, T.; Yu, M. P.; Shao, D. Li; Sun, X.; Lian, J. Nat. Commun. 2014, 5, 4526 10.1038/ncomms5526
54. Lesel, K.; Ko, J. S.; Dunn, B.; Tolbert, S. H. ACS Nano 2016, 10, 7572-7581 10.1021/acsnano.6b02608
55. Liu, Y. Y.; Lin, D. C.; Liang, Z.; Zhao, J.; Yan, K.; Cui, Y. Nat. Commun. 2016, 7, 10992 10.1038/ncomms10992
56. Liu, N.; Lu, Z. D.; Zhao, J.; McDowell, M. T.; Lee, H. - W.; Zhao, W. T.; Cui, Y. Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 187-192 10.1038/nnano.2014.6
57. Li, Y. Z.; Yan, K.; Lee, H. - W; Lu, Z. D.; Liu, N.; Cui, Y. Nat. Energy 2016, 1, 15029 10.1038/nenergy.2015.29
58. Chen, C. - J.; Pang, W. K.; Mori, T.; Peterson, V. K.; Sharma, N.; Lee, P. - H.; Wu, S. H.; Wang, C. - C.; Song, Y. - F.; Liu, R. - S. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 8824-8833 10.1021/jacs.6b03932
59. Golubkov, A. W.; Fuchs, D.; Wagner, J.; Wiltsche, H.; Stangl, C.; Fauler, G.; Voitic, G.; Thaler, A.; Hacker, V. RSC Adv. 2014, 4, 3633-3642 10.1039/C3RA45748F
60. Lee, J. H.; Yoon, C. S.; Hwang, J. - Y.; Kim, S. - J.; Maglia, F.; Lamp, P.; Myung, S. - T.; Sun, Y. - K. Energy Environ. Sci. 2016, 9, 2152-2158 10.1039/C6EE01134A