Fabrication and Shell Optimization of Synergistic TiO2-MoO3 Core-Shell Nanowire Array Anode for High Energy and Power Density Lithium-Ion Batteries

Advanced Functional Materials

Volumn 25, Issue 23, 2015, Pages 3524-3533

  Wang, Chong ^a,b   Wu, Lingxia ^b   Wang, Hai ^b   Zuo, Wenhua ^b   Li, Yuanyuan ^c   Liu, Jinping ^a,b  

^a WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (China)

^b CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY   (China)

^c HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY   (China)

Author keywords

energy power density; Li ion full cell; MoO3; synergistic nanowire array; TiO2

Indexed keywords

CHARGE TRANSFER; CHARGING (BATTERIES); ELECTRIC BATTERIES; ELECTRODEPOSITION; ELECTRODES; IONS; LITHIUM; LITHIUM ALLOYS; LITHIUM COMPOUNDS; METALS; NANOWIRES; SECONDARY BATTERIES; SHELLS (STRUCTURES); TUNGSTEN;

CORE-SHELL NANOWIRES; ELECTRICAL CONDUCTIVITY; ELECTRODEPOSITION PROCESS; GRAVIMETRIC CAPACITY; MAXIMUM POWER DENSITY; NANOSTRUCTURE ARRAYS; NANOWIRE ARRAYS; TIO;

LITHIUM-ION BATTERIES;

EID: 85027932785     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201500634     Document Type: Article

References (91)

1. M. Armand, J. M. Tarascon, Nature 2008, 451, 652.
2. Y. Wang, G. Z. Cao, Adv. Mater. 2008, 20, 2251.
3. L. S. Li, F. Meng, S. Jin, Nano Lett. 2012, 12, 6030.
4. C. Zhou, Y. W. Zhang, Y. Y. Li, J. P. Liu, Nano Lett. 2013, 13, 2078.
5. H. S. Zhou, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2256.
6. M. S. Whittingham, Chem. Rev. 2004, 104, 4271.
7. Kang G. Ceder, Nature 2009, 458, 190.
8. a) H. Xia, C. Y. Hong, B. Li, B. Zhao, Z. X. Lin, M. B. Zheng, S. V. Savilov, S. M. Aldoshin, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 627
9. b) B. Liu, J. Zhang, X. F. Wang, G. Chen, D. Chen, C. W. Zhou, G. Z. Shen, Nano Lett. 2012, 12, 3005
10. c) Z. Chen, Y. C. Qin, D. Weng, Q. F. Xiao, Y. T. Peng, X. L. Wang, H. X. Li, F. Wei, Y. F. Lu, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 3420.
11. a) B. Scrosati, Nature 1995, 373, 557
12. b) G. X. Wang, H. Liu, J. Liu, S. Z. Qiao, G. Q. Lu, P. Munroe, H. Ahn, Adv. Mater. 2010, 22, 4944
13. c) J. Z. Song, J. H. Li, J. Y. Xu, H. B. Zeng, Nano Lett. 2014, 14, 6298.
14. a) C. K. Chan, H. Peng, G. Liu, K. McIlwrath, X. F. Zhang, R. A. Huggins, Y. Cui, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 31
15. b) L. F. Shen, E. Uchaker, X. G. Zhang, G. Z. Cao, Adv. Mater. 2012, 24, 6502
16. c) C. L. Yan, W. Xi, W. P. Si, J. W. Deng, O. G. Schmidt, Adv. Mater. 2013, 25, 539
17. d) M. S. Balogun, M. H. Yu, Y. C. Huang, C. Li, P. P. Fang, Y. Liu, X. H. Lu, Y. X. Tong, Nano Energy 2015, 11, 348.
18. a) Y. L. Liu, Y. H. Xu, X. G. Han, C. Pellegrinelli, Y. J. Zhu, H. L. Zhu, J. Y. Wan, A. C. Chung, O. Vaaland, C. S. Wang, L. B. Hu, Nano Lett. 2012, 12, 5664
19. b) Y. G. Li, B. Tan, Y. Y. Wu, Nano Lett. 2008, 8, 265
20. c) X. H. Lu, G. M. Wang, T. Zhai, M. H. Yu, S. L. Xie, Y. C. Ling, C. L. Liang, Y. X. Tong, Y. Li, Nano Lett. 2012, 12, 5376.
21. H. L. Pan, Y.-S. Hu, L. Q. Chen, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2338.
22. X. H. Cao, Y. M. Shi, W. H. Shi, X. H. Rui, J. Kong, Q. Y. Yan, H. Zhang, Small 2013, 9, 1703.
23. H. X. Ji, L. L. Zhang, M. T. Pettes, H. F. Li, S. S. Chen, L. Shi, R. Piner, R. S. Ruoff, Nano Lett. 2012, 12, 2446.
24. H. G. Wang, D. L. Ma, X. L. Huang, Y. Huang, X. B. Zhang, Sci. Rep. 2012, 2, 701.
25. K. T. Nam, D. W. Kim, P. J. Yoo, C. Y. Chiang, N. Meethong, P. T. Hammond, Y. M. Chiang, A. M. Belcher, Science 2006, 312, 885.
26. B. A. Boukamp, G. C. Lesh, R. A. Huggins, J. Electrochem. Soc. 1981, 128, 725.
27. M. Winter, J. O. Besenhard, M. E. Spahr, P. Novák, Adv. Mater. 1998, 10, 725.
28. J. M. Tarascon, M. Armand, Nature 2001, 414, 359.
29. X. J. Wang, R. Nesper, C. Villevieille, P. Novák, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 606.
30. M. F. Hassan, Z. P. Guo, Z. Chen, H. K. Liu, J. Power Sources 2010, 195, 2372.
31. T. M. McEvoy, K. J. Stevenson, J. T. Hupp, Langmuir 2003, 19, 4316.
32. M. S. Whittingham, J. Electrochem. Soc. 1976, 123, 315.
33. J. O. Besenhard, J. Heydecke, E. Wudy, H. P. Fritz, W. Foag, Solid State Ionics 1983, 8, 61.
34. S. Berthumeyrie, J. C. Badot, J. P. Pereira-Ramos, O. Dubrunfaut, S. Bach, Ph. Vermaut, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 19803.
35. J. Cabana, L. Monconduit, D. Larcher, M. R. Palacín, Adv. Mater. 2010, 22, E170.
36. S. H. Lee, Y. H. Kim, R. Deshpande, P. A. Parilla, E. Whitney, D. T. Gillaspie, K. M. Jones, A. H. Mahan, S. B. Zhang, A. C. Dillon, Adv. Mater. 2008, 20, 3627.
37. P. Meduri, E. Clark, J. H. Kim, E. Dayalan, G. U. Sumanasekera, M. K. Sunkara, Nano Lett. 2012, 12, 1784.
38. Z. Q. Yuan, L. L. Si, D. H. Wei, L. Hu, Y. C. Zhu, X. N. Li, Y. T Qian, J. Phys. Chem. C 2014, 118, 5091.
39. L. Q. Mai, B. Hu, W. Chen, Y. Y. Qi, C. S. Lao, R. S. Yang, Y. Dai, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2007, 19, 3712.
40. J. B. Jiang, J. L. Liu, S. J. Peng, D. Qian, D. M. Luo, Q. F. Wang, Z. W. Tian, Y. C. Liu, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 2588.
41. L. Zhou, L. C. Yang, P. Yuan, J. Zou, Y. P. Wu, C. Z. Yu, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 21868.
42. L. L. Cai, P. M. Rao, X. L. Zheng, Nano Lett. 2011, 11, 872.
43. Z. Y. Wang, S. Madhavi, X. W. Lou, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 12508.
44. Y. X. Sun, J. Wang, B. Zhao, R. Cai, R. Ran, Z. P. Shao, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 4736.
45. J. S. Chen, Y. L. Cheah, S. Madhavi, X. W. Lou, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 8675.
46. J. Chang, M. H. Jin, F. Yao, T. H. Kim, V. T. Le, H. Y. Yue, F. Gunes, B. Li, A. Ghosh, S. Xie, Y. H. Lee, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 5074.
47. A. M. Hashem, H. Groult, A. Mauge, K. Zaghib, C. M. Julien, J. Power Sources 2012, 219, 126.
48. G. Y. Zhao, N. Q. Zhang, K. N. Sun, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 221.
49. X. F. Zhang, X. X. Song, S. Gao, Y. M. Xu, X. L. Cheng, H. Zhao, L. H. Huo, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 6858.
50. D. S. Guan, J. Y. Li, X. F. Gao, C. Yuan, J. Power Sources 2014, 246, 305.
51. a) J. P. Liu, J. Jiang, C. W. Cheng, H. X. Li, J. X. Zhang, H. Gong, H. J. Fan, Adv. Mater. 2011, 23, 2076
52. b) J. Jiang, Y. Li, J. Liu, X. Huang, C. Yuan, X. W. Lou, Adv. Mater. 2012, 24, 5166.
53. a) L. Yu, Z. Y. Wang, L. Zhang, H. B. Wu, X. W. Lou, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 122
54. b) X. J. Hou, X. F. Wang, B. Liu, Q. F. Wang, Z. R. Wang, D. Chen, G. Z. Shen, Chem. Electro. Chem. 2014, 1, 108
55. c) J. Jiang, Y. Y. Li, J. P. Liu, X. T. Huang, Nanoscale 2011, 3, 45.
56. a) W. M. Zhang, X. L. Wu, J. S. Hu, Y. G. Guo, L. J. Wan, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 3941
57. b) 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.
58. a) S. H. Liu, Z. Y. Wang, C. Yu, H. B. Wu, G. Wang, Q. Dong, J. S. Qiu, X. W. Lou, Adv. Mater. 2013, 25, 3462
59. b) L. Q. Mai, F. Yang, Y. L. Zhao, X. Xu, L. Xu, Y. Z. Luo, Nat. Commun. 2011, 2, 381.
60. a) J. Y. Liao, D. Higgins, G. Lui, V. Chabot, X. C. Xiao, Z. W. Chen, Nano Lett. 2013, 13, 5467
61. b) D. L. Chao, C. R. Zhu, X. H. Xia, J. L. Liu, X. Zhang, J. Wang, P. Liang, J. Y. Lin, H. Zhang, Z. X. Shen, H. J. Fan, Nano Lett. 2015, 15, 565.
62. a) D. Z. Kong, J. S. Luo, Y. L. Wang, W. N. Ren, T. Yu, Y. S. Luo, Y. P. Yang, C. W. Cheng, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 3815
63. b) C. R. Zhu, X. H. Xia, J. L. Liu, Z. X. Fan, D. L. Chao, H. Zhang, H. J. Fan, Nano Energy 2014, 4, 105
64. c) X. Gu, L. Chen, Z. C. Ju, H. Y. Xu, J. Yang, Y. T. Qian, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 4049.
65. G. J. Jeong, J. G. Kim, M. S. Park, M. Seo, S. M. Hwang, Y. U. Kim, Y. J. Kim, J. H. Kim, S. X. Dou, ACS Nano 2014, 8, 2977.
66. H. Wang, D. Ma, X. Huang, Y. Huang, X. Zhang, Sci. Rep. 2012, 2, 701.
67. Y. S. Luo, J. S. Luo, J. Jiang, W. W. Zhou, H. P. Yang, X. Y. Qi, H. Zhang, H. J. Fan, D. Y. W. Yu, C. M. Li, T. Yu, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6559.
68. H. Xia, W. Xiong, C. K. Lim, Q. F. Yao, Y. D. Wang, J. P. Xie, Nano Res. 2014, 7, 1797.
69. B. M. Sanchez, P. S. Grant, Electrochim. Acta 2013, 98, 294.
70. Y. N. Ko, S. B. Park, K. Y. Jung, Y. C. Kang, Nano Lett. 2013, 13, 5462.
71. Y. M. Sun, X. L. Hu, W. Luo, Y. H. Huang, ACS Nano 2011, 5, 7100.
72. M. F. Hassana, Z. P. Guo, Z. Chen, H. K. Liu, J. Power Sources 2010, 195, 2372.
73. F. Zhang, H. Q. Cao, D. M. Yue, J. X. Zhang, M. Z. Qu, Inorg. Chem. 2012, 51, 9544.
74. J. X. Qiu, P. Zhang, M. Ling, S. Li, P. Liu, H. J. Zhao, S. Q. Zhang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 3636.
75. H. Han, T. Song, E. K. Lee, A. Devadoss, Y. Jeon, J. Ha, Y. C. Chung, Y. M. Choi, Y. G. Jung, U. Paik, ACS Nano 2012, 6, 8308.
76. N. Liu, Z. D. Lu, J. Zhao, M. T. McDowell, H. W. Lee, W. Zhao, Y. Cui, Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 187.
77. Z. Yuan, H. J. Peng, J. Q. Huang, X. Y. Liu, D. W. Wang, X. B. Cheng, Q. Zhang, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 6105.
78. J. X. Song, T. Xu, M. L. Gordin, P. Y. Zhu, D. P. Lv, Y. B. Jiang, Y. S. Chen, Y. H. Duan, D. H. Wang, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 1243.
79. X. L. Dong, Z. Y. Guo, Y. F. Song, M. Y. Hou, J. Q. Wang, Y. G. Wang, Y. Y. Xia, Adv. Funct. Mater. 2013, 4, 1.
80. X. H. Wang, Y. Fan, R. A. Susantyoko, Q. Z. Xiao, L. M. Sun, D. He, Q. Zhang, Nano Energy 2014, 5, 91.
81. R. Yi, J. T. Zai, F. Dai, M. L. Gordin, D. H. Wang, Nano Energy 2014, 6, 211.
82. Q. Z. Xiao, Y. Fan, X. H. Wang, R. A. Susantyokoa, Q. Zhang, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 655.
83. Q. Cheng, Z. M. Song, T. Ma, B. B. Smith, R. Tang, H. Y. Yu, H. Q. Jiang, C. K. Chan, Nano Lett. 2013, 13, 4969.
84. J. X. Song, Z. X. Yu, T. Xu, S. R. Chen, H. Sohn, M. Regula, D. H. Wang, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 8623.
85. J. Q. Huang, H. J. Peng, X. Y. Liu, J. Q. Nie, X. B. Cheng, Q. Zhang, F. Wei, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 10869.
86. Z. Q. Sun, J. H. Kim, Y. Zhao, F. Bijarbooneh, V. Malgras, Y. Lee, Y. M. Kang, S. X. Dou, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9152.
87. G. Sudant, E. Baudrin, D. Larcher, J. M. Tarascon, J. Mater. Chem. 2005, 15, 1263.
88. A. Varzi, D. Bresser, J. V. Zamory, F. Müller, S. Passerini, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1400054.
89. L. Hu, H. Wu, F. La Mantia, Y. Yang, Y. Cui, ACS Nano 2010, 4, 5843.
90. N. Li, Z. Chen, W. Ren, F. Li, H. M. Cheng, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 17360.
91. J. Liu, K. Song, P. A. V. Aken, J. Maier, Y. Yu, Nano Lett. 2014, 14, 2597.