High-performance sodium ion batteries based on a 3D anode from nitrogen-doped graphene foams

Advanced Materials

Volumn 27, Issue 12, 2015, Pages 2042-2048

  Xu, Jiantie ^a   Wang, Min ^a   Wickramaratne, Nilantha P ^c   Jaroniec, Mietek ^c   Dou, Shixue ^b   Dai, Liming ^a  

^a Case Western Reserve University   (United States)

^b UNIVERSITY OF WOLLONGONG   (Australia)

^c KENT STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

3D graphene; anodes; nitrogen doping; sodium ion batteries

Indexed keywords

ANODES; DOPING (ADDITIVES); ELECTRIC BATTERIES; ELECTRODES; IONS; METAL IONS; NITROGEN;

3D GRAPHENE; GRAPHENE OXIDES; LONG-TERM RETENTION; NITROGEN CONTENT; NITROGEN DOPED GRAPHENE; NITROGEN-DOPING; REVERSIBLE CAPACITY; SODIUM ION BATTERIES;

GRAPHENE;

EID: 85027927618     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201405370     Document Type: Article

References (60)

1. J. B. Goodenough, K.-S. Park, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1167.
2. a) M. D. Slater, D. Kim, E. Lee, C. S. Johnson, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 947
3. b) V. L. Chevrier, G. Ceder, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, A1011.
4. a) V. Palomares, P. Serras, I. Villaluenga, K. B. Hueso, J. Carretero-Gonzalez, T. Rojo, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5884
5. b) S. W. Kim, D. H. Seo, X. H. Ma, G. Ceder, K. Kang, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 710
6. c) J. Xu, S.-L. Chou, J.-L. Wang, H.-K. Liu, S.-X. Dou, ChemElectroChem 2014, 1, 371
7. d) K. B. Hueso, M. Armand, T. Rojo, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 734.
8. Y. Sun, L. Zhao, H. Pan, X. Lu, L. Gu, Y.-S. Hu, H. Li, M. Armand, Y. Ikuhara, L. Chen, X. Huang, Nat. Commun. 2013, 4, 1870.
9. a) P. Ge, M. Fouletier, Solid State Ionics 1988, 28-30 (Part 2), 1172
10. b) M. M. Doeff, Y. P. Ma, S. J. Visco, L. C. Dejonghe, J. Electrochem. Soc. 1993, 140, L169.
11. a) P. Thomas, J. Ghanbaja, D. Billaud, Electrochim. Acta 1999, 45, 423
12. b) D. A. Stevens, J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc. 2001, 148, A803
13. c) D. A. Stevens, J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc. 2000, 147, 1271
14. d) P. Thomas, D. Billaud, Electrochim. Acta 2002, 47, 3303
15. e) S. Komaba, W. Murata, T. Ishikawa, N. Yabuuchi, T. Ozeki, T. Nakayama, A. Ogata, K. Gotoh, K. Fujiwara, Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 3859
16. f) A. Ponrouch, A. R. Goni, M. R. Palacin, Electrochem. Commun. 2013, 27, 85
17. g) X. Zhou, Y.-G. Guo, ChemElectroChem 2014, 1, 83
18. h) A. Fukunaga, T. Nohira, R. Hagiwara, K. Numata, E. Itani, S. Sakai, K. Nitta, S. Inazawa, J. Power Sources 2014, 246, 387
19. i) C. Bommier, W. Luo, W.-Y. Gao, A. Greaney, S. Ma, X. Ji, Carbon 2014, 76, 165.
20. R. Alcantara, J. M. Jimenez-Mateos, P. Lavela, J. L. Tirado, Electrochem. Commun. 2001, 3, 639.
21. a) M. Dubois, A. Naji, D. Billaud, Electrochim. Acta 2001, 46, 4301
22. b) M. Dubois, D. Billaud, Electrochim. Acta 2002, 47, 4459.
23. a) R. Alcantara, J. M. J. Mateos, J. L. Tirado, J. Electrochem. Soc. 2002, 149, A201
24. b) E. Zhecheva, R. Stoyanova, J. M. Jimenez-Mateos, R. Alcantara, P. Lavela, J. L. Tirado, Carbon 2002, 40, 230
25. c) R. Alcantara, P. Lavela, G. F. Ortiz, J. L. Tirado, R. Menendez, R. Santamaria, J. M. Jimenez-Mateos, Carbon 2003, 41, 3003.
26. a) R. Alcántara, P. Lavela, G. F. Ortiz, J. L. Tirado, Electrochem. Solid State Lett. 2005, 8, A222
27. b) K. Tang, L. J. Fu, R. J. White, L. H. Yu, M. M. Titirici, M. Antonietti, J. Maier, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 873
28. c) T. Chen, L. Pan, T. Lu, C. Fu, D. H. C. Chua, Z. Sun, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 1263
29. d) V. G. Pol, E. Lee, D. Zhou, F. Dogan, J. M. Calderon-Moreno, C. S. Johnson, Electrochim. Acta, 2014, 127, 61.
30. a) S. Wenzel, T. Hara, J. Janek, P. Adelhelm, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3342
31. b) Z. H. Wang, L. Qie, L. X. Yuan, W. X. Zhang, X. L. Hu, Y. H. Huang, Carbon 2013, 55, 328
32. c) J. Ding, H. Wang, Z. Li, A. Kohandehghan, K. Cui, Z. Xu, B. Zahiri, X. Tan, E. M. Lotfabad, B. C. Olsen, D. Mitlin, ACS Nano 2013, 7, 11004
33. d) H. Song, N. Li, H. Cui, C. Wang, Nano Energy 2014, 4, 81.
34. a) H. G. Wang, Z. Wu, F. L. Meng, D. L. Ma, X. L. Huang, L. M. Wang, X. B. Zhang, ChemSusChem 2013, 6, 56
35. b) W. Luo, J. Schardt, C. Bommier, B. Wang, J. Razink, J. Simonsen, X. Ji, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 10662
36. c) L. Fu, K. Tang, K. Song, P. A. Van Aken, Y. Yu, J. Maier, Nanoscale 2014, 6, 1384
37. d) T. Chen, Y. Liu, L. Pan, T. Lu, Y. Yao, Z. Sun, D. H. C. Chua, Q. Chen, J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 4117
38. e) W. Li, L. Zeng, Z. Yang, L. Gu, J. Wang, X. Liu, J. Cheng, Y. Yu, Nanoscale 2014, 6, 693
39. f) Y. Liu, F. Fan, J. Wang, Y. Liu, H. Chen, K. L. Jungjohann, Y. Xu, Y. Zhu, D. Bigio, T. Zhu, C. Wang, Nano Lett. 2014, 14, 3445.
40. Y. L. Cao, L. F. Xiao, M. L. Sushko, W. Wang, B. Schwenzer, J. Xiao, Z. M. Nie, L. V. Saraf, Z. G. Yang, J. Liu, Nano Lett. 2012, 12, 3783.
41. a) Y.-X. Wang, S.-L. Chou, H.-K. Liu, S.-X. Dou, Carbon 2013, 57, 202
42. b) Y. Yan, Y.-X. Yin, Y.-G. Guo, L.-J. Wan, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1301584.
43. J. P. Paraknowitsch, A. Thomas, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2839.
44. a) Z. S. Wu, W. C. Ren, L. Xu, F. Li, H. M. Cheng, ACS Nano 2011
45. b) 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
46. c) A. L. M. Reddy, A. Srivastava, S. R. Gowda, H. Gullapalli, M. Dubey, P. M. Ajayan, ACS Nano 2010, 4, 6337
47. d) X. F. Li, D. S. Geng, Y. Zhang, X. B. Meng, R. Y. Li, X. L. Sun, Electrochem. Commun. 2011, 13, 822
48. e) Z. Li, Z. W. Xu, X. H. Tan, H. L. Wang, C. M. B. Holt, T. Stephenson, B. C. Olsen, D. Mitlin, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 871
49. f) Y. Mao, H. Duan, B. Xu, L. Zhang, Y. S. Hu, C. C. Zhao, Z. X. Wang, L. Q. Chen, Y. S. Yang, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7950.
50. Y. H. Xue, J. Liu, H. Chen, R. G. Wang, D. Q. Li, J. Qu, L. M. Dai, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 12124.
51. F. Du, D. Yu, L. Dai, S. Ganguli, V. Varshney, A. Roy, Chem. Mater. 2011, 23, 4810.
52. a) Y. Xue, D. Yu, L. Dai, R. Wang, D. Li, A. Roy, F. Lu, H. Chen, Y. Liu, J. Qu, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 12220
53. b) S. Wang, E. Iyyamperumal, A. Roy, Y. Xue, D. Yu, L. Dai, Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 11756.
54. a) D. T. Welna, L. Qu, B. E. Taylor, L. Dai, M. F. Durstock, J. Power Sources 2011, 196, 1455
55. b) W. Lu, A. Goering, L. Qu, L. Dai, Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 12099.
56. J. D. Roy-Mayhew, D. J. Bozym, C. Punckt, I. A. Aksay, ACS Nano 2010, 4, 6203.
57. I. K. Moon, J. Lee, R. S. Ruoff, H. Lee, Nat. Commun. 2010, 1, 73.
58. a) F. Zhang, T. Zhang, X. Yang, L. Zhang, K. Leng, Y. Huang, Y. Chen, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1623
59. b) B. Kumar, M. Asadi, D. Pisasale, S. Sinha-Ray, B. A. Rosen, R. Haasch, J. Abiade, A. L. Yarin, A. Salehi-Khojin, Nat. Commun. 2013, 4, 2819.
60. I.-Y. Jeon, D. Yu, S.-Y. Bae, H.-J. Choi, D. W. Chang, L. Dai, J.-B. Baek, Chem. Mater. 2011, 23, 3987.