Acta Chimica Sinica ›› 2014, Vol. 72 ›› Issue (3): 333-344.DOI: 10.6023/A13090986 Previous Articles Next Articles
Special Issue: 石墨烯
Review
闻雷a, 刘成名a, 宋仁升a, 罗洪泽b, 石颖a, 李峰a, 成会明a
投稿日期:2013-09-19
发布日期:2013-12-17
通讯作者:
李峰，E-mail：fli@imr.ac.cn
E-mail:fli@imr.ac.cn
基金资助:项目受国家自然科学基金（Nos. 51172242，51221264）和中国科学院战略性先导科技专项（No. XDA01020304）资助.
Wen Leia, Liu Chengminga, Song Renshenga, Luo Hongzeb, Shi Yinga, Li Fenga, Cheng Huiminga
Received:2013-09-19
Published:2013-12-17
Supported by:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Nos. 51172242, 51221264) and "Strategic Priority Research Program" of the Chinese Academy of Sciences (No. XDA01020304).
Share
Wen Lei, Liu Chengming, Song Rensheng, Luo Hongze, Shi Ying, Li Feng, Cheng Huiming. Lithium Storage Characteristics and Possible Applications of Graphene Materials[J]. Acta Chimica Sinica, 2014, 72(3): 333-344.
| [1] Geim, A. K.; Novoselov, K. S. Nat. Mater. 2007, 6, 1476.[2] Novoselov, K. S.; Jiang, Z.; Zhang, Y.; Morozov, S. V.; Stormer, H. L.; Zeitler, U.; Maan, J. C.; Boebinger, G. S.; Kim, P.; Geim, A. K. Science 2007, 315, 1379.[3] Wu, Z. S.; Zhou, G. M.; Yin, L. C.; Ren, W. C.; Li, F.; Cheng, H. M. Nano Energy 2012, 1, 107.[4] Singh, V.; Joung, D.; Zhai, L.; Das, S.; Khondaker, S. I.; Seal, S. Prog. Mater. Sci. 2011, 56, 1178.[5] Xu, C. H.; Xu, B. H.; Gu, Y.; Xiong, Z. G.; Sun, J.; Zhao, X. S. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1388.[6] Lian, P. C.; Zhu, X. F.; Liang, S. Z.; Li, Z.; Yang, W. S.; Wang, H. H. Electrochim. Acta 2010, 55, 3909.[7] Shao, Y. Y.; Wang, J.; Engelhard, M.; Wang, C. M.; Lin, Y. H. J. Mater. Chem. 2010, 20, 743.[8] Wang, D. W.; Sun, C. H.; Zhou, G. M.; Li, F.; Wen, L.; Donose, B. C.; Lu, G. Q.; Cheng, H. M.; Gentle, I. R. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 3607.[9] Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S. V.; Grigorieva, I. V.; Firsov, A. A. Science 2004, 306, 666.[10] Berger, C.; Song, Z. M.; Li, T. B.; Li, X. B.; Ogbazghi, A. Y.; Feng, R.; Dai, Z. T.; Marchenkov, A. N.; Conrad, E. H.; First, P. N.; Deheer, W. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 19912.[11] Sutter, P. W.; Flege, J.; Sutter, E. A. Nat. Mater. 2008, 7, 406.[12] Reina, A.; Jia, X. T.; Ho, J.; Nezich, D.; Son, H. B.; Bulovic, V.; Dresselhaus, M. S.; Kong, J. Nano Lett. 2009, 9, 30.[13] Kim, K. S.; Zhao, Y.; Jang, H.; Lee, S. Y.; Kim, J. M.; Kim, K. S.; Ahn, J. H.; Kim. P.; Choi, J. Y.; Hong, B. H. Nature 2009, 457, 706.[14] Li, X. S.; Cai, W. W.; An, J. H.; Kim, S.; Nah, J.; Yang, D. X.; Piner, R.; Velamakanni, A.; Jung, I.; Tutuc, E.; Banerjee, S. K.; Colombo, L.; Ruoff, R. S. Science 2009, 324, 1312.[15] Bae, S.; Kim, H.; Lee, Y.; Xu, X. F.; Park, J. S.; Zheng, Y.; Balarkrishnan, J.; Lei, T.; Kim, H. R.; Song, Y. I.; Kim, Y. J.; Kim, K. S.; Ozyilmaz, B.; Ahn, J. H.; Hong, B. H.; Iijima, S. Nat. Nanotech. 2010, 5, 574.[16] Park, S.; Ruoff, R. S. Nat. Nanotech. 2009, 4, 217.[17] Lerf, A.; He, H. Y.; Forster, M.; Klinowski, J. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 4477.[18] He, H. Y.; Klinowski, J.; Forster, M. Chem. Phys. Lett. 1998, 287, 53.[19] Gomez-Navarro, C.; Meyer, J. C.; Sundaram, R. S.; Chuivilin, A.; Kurasch, S.; Burghard, M.; Kern, K.; Kaiser, U. Nano Lett. 2010, 10, 1144.[20] Bagri, A.; Mattevi, C.; Acik, M.; Chabai, Y. J.; Chhowalla, M.; Shenoy, V. B. Nat. Chem. 2010, 2, 581.[21] Wang, G. X.; Shen, X. P.; Yao, J.; Park, J. Carbon 2009, 47, 2049.[22] Dahn, J. R.; Zheng, T.; Liu, Y. H.; Xue, J. S. Science 1995, 270, 590.[23] Azuma, H.; Imoto, H.; Yamada, S.; Sekai, K. J. Power Sources 1999, 81, 1.[24] Endo, M.; Kim, C.; Nishimura, K.; Fujino, T.; Miyashita, K. Carbon 2000, 38, 183.[25] Yoshio, M.; Wang, H. Y.; Fukuda, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 115, 4335.[26] Wu, Y. S.; Wang, Y. H.; Lee, Y. H. J. Alloys Compd. 2006, 426, 218.[27] Zhou, Y. F.; Xie, S.; Chen, C. H. Electrochim. Acta 2005, 50, 4728.[28] Ohzuku, T.; Iwakoshi, Y.; Sawai, K. J. Electrochem. Soc. 1993, 140, 2490.[29] Kuribayashi, I.; Yokoyama, M.; Yamashita, M. J. Power Sources 1995, 54, 1.[30] Xing, W.; Xue, J. S.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 3046.[31] Winter, M.; Besenhard, J. O.; Spahr, M. E.; Novak, P. Adv. Mater. 1998, 10, 725.[32] Kong, F.; Kostecki, R.; Nadeau, G.; Song, X.; Zaghib, K.; Kinoshita, K.; Mclarnon, F. J. Power Sources 2001, 97, 58.[33] Mochida, I.; Ku, C. H.; Yoon, S. H.; Korai, Y. J. Power Sources 1998, 75, 214.[34] Guo, P.; Song, H. H.; Chen, X. H. Electrochem. Commun. 2009, 11, 1320.[35] Yoo, E.; Kim, J.; Hosono, E.; Zhou, H.; Kudo, T.; Honma, I. Nano Lett. 2008, 8, 2277.[36] Pan, D. Y.; Wang, S.; Zhao, B.; Wu, M. H.; Zhang, H. J.; Wang, Y.; Jiao, Z. Chem. Mater. 2009, 21, 3136.[37] Wang, L. J.; Ren, Z. Y.; Wang, H.; Wang, G.; Tong, X.; Gao, S. H.; Bai, J. T. Diamond Relat. Mater. 2011, 20, 756.[38] Vargas, O. A.; Caballero, A.; Morales, J. Nanoscale 2012, 4, 2083.[39] Cai, D. D.; Wang, S. Q.; Lian, P. C.; Zhu, X. F.; Li, D. D.; Yang, W. S.; Wang, H. H. Electrochim. Acta 2013, 90, 492.[40] Wu, Z. S.; Ren, W. C.; Wen, L.; Gao, L. B.; Zhao, J. P.; Chen, Z. P.; Zhou, G. M.; Li, F.; Cheng, H. M. ACS Nano 2010, 4, 3187.[41] Cheekati, S. L.; Yao, Z.; Huang, H. J. Nanomater. 2012, 819350.[42] Chen, P.; Guo, L.; Wang, Y. J. Power Sources 2013, 222, 526.[43] Chen, S. Q.; Bao, P.; Wan, G. X. Nano Energy 2013, 2, 425.[44] Chen, S. Q.; Wang, Y. J. Mater. Chem. 2010, 20, 9735.[45] Fu, Y. S.; Wan, Y. H.; Xia, H.; Wang, X. J. Power Sources 2012, 213, 338.[46] He, Y. S.; Bai, D. W.; Yang, X. W.; Chen, J.; Liao, X. Z.; Ma, Z. F. Electrochem. Commun. 2010, 12, 570.[47] Mai, Y. J.; Wang, X. L.; Xiang, J. Y.; Qiao, Y. Q.; Zhang, D.; Gu, C. D.; Tu, J. P. Electrochim. Acta 2011, 56, 2306.[48] Zhu, Y. Q.; Li, C.; Cao, C. B. RSC Adv. 2013, 3, 11860.[49] Abouimrane, A.; Compton, O. C.; Amine, K.; Nguyen, S. T. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 12800.[50] Bai, S.; Chen, S. Q.; Shen, X. P.; Zhu, G. X.; Wang, G. X. RSC Adv. 2012, 2, 10977.[51] Zheng, Y. X.; Xie, J.; Liu, S. Y.; Song, W. T.; Cao, G. S.; Zhu, T. J.; Zhao, X. B. J. Power Sources 2012, 202, 276.[52] Wang, G. X.; Wang, B.; Wang, X. L.; Park, J.; Dou, S. X.; Ahn, H.; Kim, K. J. Mater. Chem. 2009, 19, 8378.[53] Fan, Z. J.; Yan, J.; Ning, G. Q.; Wei, T.; Zhi, L. J.; Wei, F. Carbon 2013, 60, 558.[54] Pollak, E.; Geng, B. S.; Jeon, K. J.; Lucas, I. T.; Richardson, T. J.; Wang, F.; Kostecki, R. Nano Lett. 2010, 10, 3386.[55] Wu, Y. P.; Wan, C. R.; Jiang, C. Y.; Fang, S. B.; Jiang, Y. Y. Carbon 1999, 37, 1901.[56] Ning, G. Q.; Fan, Z. J.; Wang, G.; Gao, J. S.; Qian, W. Z.; Wei, F. Chem. Commun. 2011, 47, 5976.[57] Dahn, J. R., Sleigh, A. K.; Shi, H.; Reimers, J. N.; Zhong, Q.; Way, B. M. Electrochim. Acta 1993, 38, 1179.[58] Zheng, T.; Dahn, J. R. Synth. Met. 1995, 73, 1.[59] Papanek, P., Radosavljevic, M.; Fischer, J. E. Chem. Mater. 1996, 8, 1519.[60] Zheng, T., McKinnon, W. R.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 2137.[61] Han, X. Y.; Qing, G. Y.; Sun, J. T.; Sun, T. L. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 5147.[62] Weydanz, W. J.; Way, B. M.; Vanbuuren, T.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 1994, 141, 900.[63] Way, B. M.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 1994, 141, 907.[64] Reddy, A. M.; Srivastava, A.; Gowda, S. R.; Gullapali, H.; Dubey, M.; Ajayan, P. M. ACS Nano 2010, 4, 6337.[65] Wang, H. B.; Zhang, C. J.; Liu, Z. H.; Wang, L.; Han, P. X.; Xu, H. X.; Zhang, K. J.; Dong, S. M.; Yao, J. H.; Cui, G. L. J. Mater. Chem. 2011, 21, 5430.[66] Wu, Z. S.; Ren, W. C.; Xu, L.; Li, F.; Cheng, H. M. ACS Nano 2011, 5, 5463.[67] Chan, K. T.; Neaton, J. B.; Cohen, M. L. Phys. Rev. B 2008, 77, 23.[68] Khantha, M.; Cordero, N. A.; Molina, L. M.; Alonso, J. A.; Girifalco, L. A. Phys. Rev. B 2004, 70, 12.[69] Ferre-Vilaplana, A. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 3998.[70] Ataca, C.; Akturk, E.; Ciraci, S.; Ustunel, H. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 043123-3.[71] Fan, X. F.; Zheng, W. T.; Kuo, J. L. ACS Appl. Mater. Int. 2012, 4, 2432.[72] Uthaisar, C.; Barone, V. Nano Lett. 2010, 10, 2838.[73] Gerouki, A.; Goldner, M. A.; Goldner, R. B.; Haas, T. E.; Liu, T. Y.; Slaven, S. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, L262.[74] Yao, F.; Gunes, F.; Ta, H. Q.; Lee, S. M.; Chae, S. J.; Sheem, K. Y.; Cojocaru, C. S.; Xie, S. S.; Lee, Y. H. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 8646.[75] Gao, S. H.; Ren, Z. Y.; Wan, L. J.; Zheng, J. M.; Guo, P.; Zhou, Y. X. Appl. Surf. Sci. 2011, 257, 7443.[76] Zhao, Y. C.; Dai, Z. H.; Sui, P. F.; Wang, W. T. Sci. Sin-Phys. Mech. Astron. 2013, 43, 1052. (赵银昌, 戴振宏, 隋鹏飞, 王伟田, 中国科学: 物理学 力学 天文学, 2013, 43, 1052.)[77] Stournara, M. E.; Shenoy, V. B. J. Power Sources 2011, 196, 5697.[78] Kim, H.; Lim, H. D.; Kim, S. W.; Hong, J.; Seo, D. H.; Kim, D. C.; Jeon, S.; Park, S.; Kang, K. Sci. Rep. 2013, 3, 1.[79] Byon, H. R.; Gallant, B. M.; Lee, S. W.; Yang, S. H. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 1037.[80] Poizot, P.; Laruelle, S.; Grugeon, S.; Dupont, L.; Tarascon, J. M. Nature 2000, 407, 496.[81] Wu, Z. S.; Wang, D. W.; Ren, W. C.; Zhao, J. P.; Zhou, G. M.; Li, F.; Cheng, H. M. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 3595.[82] Tian, L. L.; Wei, X. Y.; Zhuang, Q. C.; Zong, Z. M.; Sun, S. G. Acta Chim. Sinica 2013, 71, 1270. (田雷雷, 魏贤勇, 庄全超, 宗志敏, 孙世刚, 化学学报, 2013, 71, 1270.)[83] Zhou, G. M.; Wang, D. W.; Yin, L. C.; Li, N.; Li, F.; Cheng, H. M. ACS Nano 2012, 6, 3214. [84] Wang, D. H.; Choi, D. W.; Li, J.; Yang, Z. G.; Nie, Z. M.; Kou, R.; Hu, D. H.; Wang, C. M.; Saraf, L. V.; Zhang, J. G.; Aksay, I. A.; Liu, J. ACS Nano 2009, 3, 907. [85] Shi, Y.; Wen, L.; Li, F.; Cheng, H. M. J. Power Sources 2011, 196, 8610. [86] Goodenough, J. B. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1053. [87] Li, N.; Chen, Z. P.; Ren, W. C.; Li, F.; Cheng, H. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 17360. [88] Wang, H. L.; Yang, Y.; Liang, Y. Y.; Cui, L. F.; Casalongue, H. S.; Li, Y. G.; Hong, G. S.; Cui, Y.; Dai, H. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 7364. [89] Kucinskis, G.; Bajars, G.; Kleperis, J. J. Power Sources 2013, 240, 66. [90] Hu, L. H.; Wu, F. Y.; Lin, C. T.; Khlobystov, A. N.; Li, L. J. Nat. Commun. 2013, 4, 1687.[91] Amatucci, G. G.; Badway, F.; DuPasquire, A.; Zheng, T. J. Electrochem. Soc. 2001, 14, A930.[92] DuPasquier, A.; Plize, I.; Gural, J.; Badway, F.; Amatucci, G. G. J. Power Sources 2004, 136, 160.[93] Khomenko, V.; Raymundo-Pinero, E.; Beguin, F. J. Power Sources 2008, 177, 643.[94] Jang, B. Z.; Liu, C. G.; Neff, D.; Yu, Z. N.; Wang, M. C.; Xiong, W.; Zhamu, A. Nano Lett. 2011, 11, 3785.[95] Zhamu, A.; Chen, G. R.; Liu, C. G.; Neff, D.; Fang, Q.; Yu, Z. N.; Xiong, W.; Wang, Y. B.; Wang, X. Q.; Jang, B. Z. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5701.[96] Zhang, F.; Zhang, T. F.; Yang, X.; Zhang, L.; Leng, K.; Huang, Y.; Chen, Y. S. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1623.[97] Lee, J. H.; Shin, W. H.; Ryon, M. H.; Jin, J. K.; Kim, J.; Choi, J. W. ChemSusChem 2012, 5, 2328.[98] Wen, L.; Song, R. S.; Shi, Y.; Li, F.; Cheng, H. M. Chin. Sci. Bull. 2013, 58, 3157. (闻雷, 宋仁升, 石颖, 李峰, 成会明, 科学通报, 2013, 58, 3157.)[99] Zhang, W. J. J. Power Sources 2011, 196, 13.[100] Zhou, X. F.; Wang, F.; Zhu, Y. M.; Liu, Z. P. J. Mater. Chem. 2011, 21, 3353.[101] Naoi, K.; Ishimoto, S.; Miyamoto, J.; Naoi, W. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9363.[102] Yan, L.; Kong, H.; Li, Z. J. Acta Chim. Sinica 2013, 71, 822. (严琳, 孔惠, 李在均, 化学学报, 2013, 71, 822.) |
| [1] | Jia Yanggang, Chen Shijie, Shao Xia, Cheng Jie, Lin Na, Fang Daolai, Mao Aiqin, Li Canhua. Preparation and High-performance Lithium-ion Storage of Cobalt-free Perovskite High-entropy Oxide Anode Materials [J]. Acta Chimica Sinica, 2023, 81(5): 486-495. |
| [2] | Congcong Ning, Qian Yang, Amin Mao, Zijia Tang, Yan Jin, Baoshan Hu. Research Progress in Controllable Preparation of Graphene Nanoribbons [J]. Acta Chimica Sinica, 2023, 81(4): 406-419. |
| [3] | Wen Liu, Yujie Wang, Huiqin Yang, Chengjie Li, Na Wu, Yang Yan. The Preparation of Carbon Nanotubes/Reduced Graphene Oxide Current Collector by Non-covalent Induction of Ionic Liquid for Sodium Metal Anode [J]. Acta Chimica Sinica, 2023, 81(10): 1379-1386. |
| [4] | Shaobing Yan, Long Jiao, Chuanxin He, Hailong Jiang. Pyrolysis of ZIF-67/Graphene Composite to Co Nanoparticles Confined in N-Doped Carbon for Efficient Electrocatalytic Oxygen Reduction [J]. Acta Chimica Sinica, 2022, 80(8): 1084-1090. |
| [5] | Jiawei He, Liu Jiao, Xueyi Cheng, Guanghai Chen, Qiang Wu, Xizhang Wang, Lijun Yang, Zheng Hu. Structural Regulation of Metal Organic Framework-derived Hollow Carbon Nanocages and Their Lithium-Sulfur Battery Performance [J]. Acta Chimica Sinica, 2022, 80(7): 896-902. |
| [6] | Wenchao Bi, Linfeng Zhang, Jian Chen, Ruixue Tian, Hao Huang, Man Yao. Lithiation Mechanism and Performance of Monoclinic ZnP2 Anode Materials [J]. Acta Chimica Sinica, 2022, 80(6): 756-764. |
| [7] | Shouxiao Chen, Junke Liu, Weichen Zheng, Guozhen Wei, Yao Zhou, Juntao Li. Electron/ion Conductor Double-coated LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 Li-ion Battery Cathode Material and Its Electrochemical Performance [J]. Acta Chimica Sinica, 2022, 80(4): 485-493. |
| [8] | Xiaolan Xue, Yang Zhang, Meiyu Shi, Tianlin Li, Tianlong Huang, Jiqiu Qi, Fuxiang Wei, Yanwei Sui, Zhong Jin. Recent Progress on Organic Electrode Materials for Nonaqueous Magnesium Secondary Batteries [J]. Acta Chimica Sinica, 2022, 80(12): 1618-1628. |
| [9] | Xusheng Wang, Xu Yang, Chunhui Chen, Hongfang Li, Yuanbiao Huang, Rong Cao. Graphene Quantum Dots Supported on Fe-based Metal-Organic Frameworks for Efficient Photocatalytic CO2 Reduction※ [J]. Acta Chimica Sinica, 2022, 80(1): 22-28. |
| [10] | Kai Qiu, Mingxia Yan, Shouwang Zhao, Shengli An, Wei Wang, Guixiao Jia. Theoretical Study on the Structural Stability and Oxygen Ion Oxidation of Al-doped Lithium-ion Battery Layered Cathode Li(Li0.17Ni0.17Al0.04Fe0.13Mn0.49)O2 [J]. Acta Chimica Sinica, 2021, 79(9): 1146-1153. |
| [11] | Yao Zhai, Guoxiang Xin, Jiaqi Wang, Bangwen Zhang, Jinling Song, Xiaoxu Liu. Microwave-assisted Synthesis of rGO/CeO2 Supercapacitor Electrode Materials with Excellent Electrochemical Properties [J]. Acta Chimica Sinica, 2021, 79(9): 1129-1137. |
| [12] | Bixia Lin, Yingshan Huang, Shuai Chen, Zhenyu Xing. Research Progress of Key Materials for Sodium-selenium Batteries [J]. Acta Chimica Sinica, 2021, 79(5): 641-648. |
| [13] | Tongxin Li, Donglin Li, Qingbo Zhang, Jianhang Gao, Xiangze Kong, Xiaoyong Fan, Lei Gou. Preparation and Electrochemical Performance of Macroporous Ni-rich LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 Cathode Material [J]. Acta Chimica Sinica, 2021, 79(5): 678-684. |
| [14] | Chang-An Liu, Shi-Bo Hong, Bei Li. Molecular Dynamics Simulation of the Stability Behavior of Graphene in Glycerol/Urea Solvents in Liquid-Phase Exfoliation [J]. Acta Chimica Sinica, 2021, 79(4): 530-538. |
| [15] | Yanli Li, Dandan Yu, Sen Lin, Dongfei Sun, Ziqiang Lei. Preparation of α-MnO2 Nanorods/Porous Carbon Cathode for Aqueous Zinc-ion Batteries [J]. Acta Chimica Sinica, 2021, 79(2): 200-207. |
| Viewed | ||||||
|
Full text |
|
|||||
|
Abstract |
|
|||||
