锂-空气二次电池关键材料与器件的设计与制备
收稿日期: 2016-07-06
修回日期: 2016-12-19
网络出版日期: 2016-12-20
基金资助
项目受国家自然科学基金委“优秀青年基金”(No. 21422108)资助.
Design and Preparation of Advanced Materials for Lithium-Air Batteries
Received date: 2016-07-06
Revised date: 2016-12-19
Online published: 2016-12-20
Supported by
Project supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 21422108).
刘清朝 , 马诗喻 , 徐吉静 , 李中军 , 张新波 . 锂-空气二次电池关键材料与器件的设计与制备[J]. 化学学报, 2017 , 75(2) : 137 -146 . DOI: 10.6023/A16070326
Due to the ultrahigh theoretical energy density, lithium-air battery is proposed as the next generation electrochemical
energy storage devices. The improvement of lithium-air battery’s electrochemical performances and its application
largely rely on highly efficient and stable electrodes. In this review, the development and design of air cathode, modification
and protection of lithium anode and assembly of new type lithium-air batteries were summarized.
[1] Bruce, P. G.; Freunberger, S. A.; Hardwick, L. J.; Tarascon, J. M. Nat. Mater. 2012, 11, 19.
[2] Luntz, A. C.; Mccloskey, B. D. Chem. Rev. 2014, 114, 11721.
[3] Wang, Z. L.; Xu, D.; Xu, J. J.; Zhang, X. B. Chem. Soc. Rev. 2013, 43, 7746.
[4] Cheng, F.-Y.; Chen, J. Acta Chim. Sinica 2013, 71, 473. (程方益, 陈军, 化学学报, 2013, 71, 473.)
[5] Ryu, W. H.; Yoon, T. H.; Song, S. H.; Jeon, S.; Park, Y. J.; Kim, I. D. Nano Lett. 2013, 13, 4190.
[6] Oh, S. H.; Black, R.; Pomerantseva, E.; Lee, J. H.; Nazar, L. F. Nat. Chem. 2012, 4, 1004.
[7] Zhao, Y. L.; Xu, L.; Mai, L. Q.; Han, C. H.; An, Q. Y.; Xu, X.; Liu, X.; Zhang, Q. J. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2012, 109, 19569.
[8] Zhang, Z. A.; Zhou, G.; Chen, W.; Lai, Y. Q.; Li, J. ECS Electrochem. Lett. 2014, 3, A8.
[9] Cao, Y.; Wei, Z. K.; He, J.; Zang, J.; Zhang, Q.; Zheng, M. S.; Dong, Q. F. Energy Environ. Sci. 2012, 5,9765.
[10] Li, F. J.; Ohnishi, R.; Yamada, Y.; Kubota, J.; Domen, K.; Yamada, A.; Zhou, H. S. Chem. Commun. 2013, 49, 1175.
[11] Dong, S. M.; Chen, X.; Zhang, K. J.; Gu, L.; Zhang, L. X.; Zhou, X. H.; Li, L. F.; Liu, Z. H.; Han, P. X.; Xu, H. X.; Yao, J. H.; Zhang, C. J.; Zhang, X. Y.; Shang, C. Q.; Cui, G. L.; Chen, L. Q. Chem. Commun. 2011, 47, 11291.
[12] Mccloskey, B. D.; Scheffler, R.; Speidel, A.; Bethune, D. S.; Shelby, R. M.; Luntz, A. C. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18038.
[13] Lu, Y. C.; Gasteiger, H. A.; Yang, S. H. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19048.
[14] Yu, X. W.; Ye, S. Y. J. Power Sources 2007, 172, 133.
[15] Sun, B.; Munroe, P.; Wang, G. X. Sci. Rep. 2013, 3, 2247.
[16] Sun, B.; Chen, S.; Liu, H.; Wang, G. Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 4436.
[17] Jung, H. G.; Jeong, Y. S.; Park, J. B.; Sun, Y. K.; Scrosati, B.; Lee, Y. J. ACS Nano 2013, 7, 3532.
[18] Li, F. J.; Chen, Y.; Tang, D. M.; Jian, Z. L.; Liu, C.; Golberg, D.; Yamada; Zhou, H. S. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1648.
[19] Yilmaz, E.; Yogi, C.; Yamanaka, K.; Ohta, T.; Byon, H. R. Nano Lett. 2013, 13, 4679.
[20] Li, F. J.; Tang, D. M.; Chen, Y.; Golberg, D.; Kitaura, H.; Zhang, T.; Yamada, A.; Zhou, H. S. Nano Lett. 2013, 13, 4702.
[21] Jian, Z. L.; Liu, P.; Li, F. J.; He, P.; Guo, X. W.; Chen, M. W.; Zhou, H. S. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 442.
[22] Chang, Z. W.; Xu, J. J.; Liu, Q. C.; Li, L.; Zhang, X. B. Adv. Energy Mater. 2015, 22, 1500633.
[23] Thotiyl, M. M. O.; Freunberger, S. A.; Peng, Z. Q.; Bruce, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 494.
[24] Mccloskey, B. D.; Speidel, A.; Scheffler, R.; Miller, D. C.; Viswanathan, V.; Hummelshoj, J. S.; Norskov, J. K.; Luntz, A. C. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 997.
[25] Black, R.; Oh, S. H.; Lee, J. H.; Yim, T.; Adams, B.; Nazar, L. F. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2902.
[26] Thotiyl, M. M. O.; Freunberger, S. A.; Peng, Z. Q.; Chen, Y. H.; Liu, Z.; Bruce, P. G. Nat. Mater. 2013, 12, 1049.
[27] Riaz, A.; Jung, K. N.; Chang, W.; Lee, S. B.; Lim, T. H.; Park, S. J.; Song, R. H.; Yoon, S.; Shin, K. H.; Lee, J. W. Chem. Commun. 2013, 49, 5984.
[28] Cui, Y. M.; Wen, Z. Y.; Liu, Y. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4727.
[29] Shui, J. L.; Okasinski, J. S.; Kenesei, P.; Dobbs, H. A.; Zhao, D.; Almer, J. D.; Liu, D. J. Nat. Commun. 2013, 4, 2255.
[30] Kang, S. J.; Mori, T.; Suk, J.; Kim, D. W.; Kang, Y. K.; Wilcke, W.; Kim, H. C. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 9970.
[31] Walker, W.; Giordani, V.; Uddin, J.; Bryantsev, V. S.; Chase, G. V.; Addison, D. A. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 2076.
[32] Hassoun, J.; Jung, H. G.; Lee, D. J.; Park, J. B.; Amine, K.; Sun, Y. K.; Scrosati, B. Nano Lett. 2012, 12, 5775.
[33] Yang, X. H.; He, P.; Xia, Y. Y. Electrochem. Commun. 2009, 11, 1127.
[34] Mirzaeian, M.; Hall, P. J. Electrochim. Acta 2009, 54, 7444.
[35] Nakanishi, S.; Mizuno, F.; Nobuhara, K.; Abe, T.; Iba, H. Carbon 2012, 50, 4794.
[36] Xiao, J.; Mei, D. H.; Li, X. L.; Xu, W.; Wang, D. Y.; Graff, G. L.; Bennett, W. D.; Nie, Z. M.; Saraf, L. V.; Aksay, I. A.; Liu, J.; Zhang, J. G. Nano Lett. 2011, 11, 5071.
[37] Lim, H. D.; Park, K. Y.; Song, H.; Jang, E. Y.; Gwon, H.; Kim, J.; Kim, Y. H.; Lima, M. D.; Robles, R. O.; Lepro, X.; Baughman, R. H.; Kang, K. Adv. Mater. 2013, 25, 1348.
[38] Cui, Y. M.; Wen, Z. Y.; Liang, X.; Lu, Y.; Jin, J.; Wu, M. F.; Wu, X.W. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7893.
[39] Xu, J. J.; Wang, Z. L.; Xu, D.; Zhang, L. L.; Zhang, X. B. Nat. Commun. 2013, 4, 2438.
[40] Shao, Y. Y.; Ding, F.; Xiao, J.; Zhang, J.; Xu, W.; Park, S.; Zhang, J. G.; Wang, Y.; Liu, J. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 987.
[41] Wang, Z. L.; Xu, D.; Xu, J. J.; Zhang, L. L.; Zhang, X. B. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 3699.
[42] Zhang, L. L.; Zhang, X. B.; Wang, Z. L.; Xu, J. J.; Xu, D.; Wang, L. M. Chem. Commun. 2012, 48, 7598.
[43] Zhang, L. L.; Wang, Z. L.; Xu, D.; Xu, J. J.; Zhang, X. B.; Wang, L. M. Chin. Sci. Bull. 2012, 57, 4210.
[44] Liu, Q. C.; Xu, J. J.; Chang, Z. W.; Zhang, X. B. J. Mater. Chem. A 2013, 2, 6081.
[45] Liu, Q. C.; Jiang, Y. S.; Xu, J. J.; Xu, D.; Chang, Z. W.; Yin, Y. B.; Liu, W. Q.; Zhang, X. B. Nano Res. 2015, 8, 576.
[46] Liu, Q. C.; Xu, J. J.; Chang, Z. W.; Yin, Y. B.; Yang, X. Y.; Liu, T.; Jiang, Y. S.; Yan, J. M.; Zhang, X. B. Part. Part. Syst. Charact. 2016, 33, 500.
[47] Xu, J. J.; Wang, Z. L.; Xu, D.; Meng, F. Z.; Zhang, X. B. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2213.
[48] Xu, J. J.; Xu, D.; Wang, Z. L.; Wang, H. G.; Zhang, L. L.; Zhang, X. B. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 3887.
[49] Huang, X.; Yu, H.; Tan, H. T.; Zhu, J. X.; Zhang, W. Y.; Wang, C. Y.; Zhang, J.; Wang, Y. X.; Lv, Y. B.; Zeng, Z.; Liu, D. Y.; Ding, J.; Zhang, Q. C.; Srinivasan, M.; Ajayan, P. M.; Hng, H. H.; Yan, Q. Y. Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 6516.
[50] Tian, F.; Radin, M. D.; Siegel, D. J. Chem. Mater. 2014, 26, 2952.
[51] Geng, W. T.; He, B. L.; Ohno, T. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 25222.
[52] Liu, Q. C.; Xu, J. J.; Xu, D.; Zhang, X. B. Nat. Commun. 2015, 6, 7892.
[53] Lipomi, D. J.; Tee, B. C. K.; Vosgueritchian, M.; Bao, Z. N. Adv. Mater. 2011, 23, 1771.
[54] Liu, Q. C.; Xu, J. J.; Yuan, S.; Chang, Z. W.; Xu, D.; Yin, Y. B.; Li, L.; Zhong, H. X.; Jiang, Y. S.; Yan, J. M.; Zhang, X. B. Adv. Mater. 2015, 27, 5241.
[55] Cheng, X. L.; Hu, M.; Huang, R.; Jiang, J. S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 19176.
[56] Nakai, H.; Kubota, T.; Kita, A.; Kawashima, A. J. Electrochem. Soc. 2011, 158, A798.
[57] Liu, Q. C.; Li, L.; Xu, J. J.; Chang, Z. W.; Xu, D.; Yin, Y. B.; Yang, X. Y.; Liu, T.; Jiang, Y. S.; Yan, J. M.; Zhang, X. B. Adv. Mater. 2015, 27, 8095.
[58] Liu, T.; Liu, Q. C.; Xu, J. J.; Zhang, X. B. Small 2016, 12, 3101.
[59] Gu, D.-M.; Wang, Y.; Gu, S.; Zhang, C.-M.; Yang, D.-D. Acta Chim. Sinica 2013, 71, 1354. (顾大明, 王余, 顾硕, 张传明, 杨丹丹, 化学学报, 2013, 71, 1354.)
[60] Jiang, J.; Liu, X.; Zhao, S.; He, P.; Zhou, H. Acta Chim. Sinica 2014, 72, 417. (蒋颉, 刘晓飞, 赵世勇, 何平, 周豪慎, 化学学报, 2014, 72, 417.)
[61] Chen, Y. H.; Freunberger, S. A.; Peng, Z. Q.; Fontaine, O.; Bruce, P. G. Nat. Chem. 2013, 5, 489.
[62] Lim, H. D.; Song, H.; Kim, J.; Gwon, H.; Bae, Y.; Park, K. Y.; Hong, J.; Kim, H.; Kim, T.; Kim, Y. H.; Lepro, X.; Ovalle-robles, R.; Baughman, R. H.; Kang, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 3926.
[63] Sun, D.; Shen, Y.; Zhang, W.; Yu, L.; Yi, Z. Q.; Yin, W.; Wang, D.; Huang, Y. H.; Wang, J.; Wang, D. L.; Goodenough, J. B. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 8941.
[64] Bergner, B. J.; Schürmann, A.; Peppler, K.; Garsuch, A.; Janek, J. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 15054.
[65] Gao, X.; Chen, Y.; Johnson, L.; Bruce, P. G. Nat. Mater. 2016, 15, 882.
/
| 〈 |
|
〉 |