Nanostructured transition metal sulfides for lithium ion batteries: Progress and challenges
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Abstract
Summary High performance lithium batteries are in great demand for consumer electronics, electric vehicles and grid scale stationary energy storage. Transition metal sulfides based on conversion or alloying reactions have drawn much attention because of their significantly higher specific capacity than traditional insertion electrode materials. However, their poor cyclability caused by the large volume change during the lithium (Li) up-taking and extraction has hindered their further developments and applications in Li rechargeable batteries. This review outlines the fundamental mechanisms and obstacles of the transition metal sulfides associated with Li storage through conversion reaction and also discusses how the nanostructure design can successfully address their challenges. Recent progresses in the nanoparticle synthesis, nanostructure design, composite fabrication, and their effects on the electrochemical performances are summarized and discussed. In addition, remaining challenges and possibilities for further improvements are also prospected.
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Research context
OpenAlex topics: Advancements in Battery Materials · Advanced Battery Materials and Technologies · MXene and MAX Phase Materials
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References (100+)
Show source-provided references
1. Nishi · Chem. Rec. · 2001 · 1 · 40610.1002/tcr.1024 ↗
2. Dunn · Science · 2011 · 334 · 92810.1126/science.1212741 ↗
3. Etacheri · Energy Environ. Sci. · 2011 · 4 · 324310.1039/c1ee01598b ↗
4. Gao · Chem. Soc. Rev. · 2013 · 42 · 298610.1039/c2cs35310e ↗
5. Chan · Nat. Nanotechnol. · 2008 · 3 · 3110.1038/nnano.2007.411 ↗
6. Li · Adv. Mater. · 2009 · 21 · 459310.1002/adma.200901710 ↗
7. Park · Angew. Chem. Int. Ed. Engl. · 2011 · 50 · 964710.1002/anie.201103062 ↗
8. Wang · Adv. Mater. · 2012 · 24 · 190310.1002/adma.201200469 ↗
9. Whittingham · Prog. Solid State Chem. · 1978 · 12 · 4110.1016/0079-6786(78)90003-1 ↗
10. Benavente · Coord. Chem. Rev. · 2002 · 224 · 8710.1016/S0010-8545(01)00392-7 ↗
11. Xu · Chem. Rev. · 2013 · 113 · 376610.1021/cr300263a ↗
12. Huang · Chem. Soc. Rev. · 2013 · 42 · 193410.1039/c2cs35387c ↗
13. Chhowalla · Nat. Chem. · 2013 · 5 · 26310.1038/nchem.1589 ↗
14. Stephenson · Energy Environ. Sci. · 2014 · 7 · 20910.1039/C3EE42591F ↗
15. Cabana · Adv. Mater. · 2010 · 22 · E17010.1002/adma.201000717 ↗
16. Ji · Energy Environ. Sci. · 2011 · 4 · 268210.1039/c0ee00699h ↗
17. Lai · J. Mater. Chem. · 2012 · 22 · 1910.1039/C1JM13879K ↗
18. Balendhran · Adv. Funct. Mater. · 2013 · 23 · 395210.1002/adfm.201300125 ↗
19. Huang · Adv. Mater. · 2014 · 26 · 218510.1002/adma.201304964 ↗
20. Joensen · Mater. Res. Bull. · 1986 · 21 · 45710.1016/0025-5408(86)90011-5 ↗
21. Friend · Adv. Phys. · 1987 · 36 · 110.1080/00018738700101951 ↗
22. Divigalpitiya · Science · 1989 · 246 · 36910.1126/science.246.4928.369 ↗
23. Gross · J. Biotechnol. · 1995 · 41 · 9110.1016/0168-1656(95)00070-7 ↗
24. Santa-Ana · Electrochim. Acta · 1995 · 40 · 177310.1016/0013-4686(93)E0001-3 ↗
25. Yang · J. Phys. Chem. Solids · 1996 · 57 · 111310.1016/0022-3697(95)00406-8 ↗
26. Zak · J. Am. Chem. Soc. · 2002 · 124 · 474710.1021/ja012060q ↗
27. Gordon · Phys. Rev. B · 2002 · 65 · 12540710.1103/PhysRevB.65.125407 ↗
28. Li · J. Phys. Chem. B · 2004 · 108 · 1389310.1021/jp0367575 ↗
29. Saada · J. Mater. Sci. · 2012 · 47 · 586110.1007/s10853-012-6486-z ↗
30. Liu · J. Mater. Chem. · 2012 · 22 · 2402610.1039/c2jm35227c ↗
31. Xu · ACS Nano · 2012 · 6 · 471310.1021/nn2045714 ↗
32. Fei · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2013 · 5 · 533010.1021/am401239f ↗
33. Huang · J. Alloys Compd. · 2009 · 472 · L910.1016/j.jallcom.2008.03.105 ↗
34. Zhang · J. Power Sources · 2012 · 217 · 22910.1016/j.jpowsour.2012.05.112 ↗
35. Liu · Solid State Ionics · 2013 · 241 · 2510.1016/j.ssi.2013.03.031 ↗
36. Wang · J. Phys. Chem. C · 2011 · 115 · 830010.1021/jp111626a ↗
37. Shi · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2012 · 4 · 299910.1021/am3003654 ↗
38. Xie · Nano Energy · 2013 · 2 · 4910.1016/j.nanoen.2012.07.010 ↗
39. Huang · J. Power Sources · 2013 · 235 · 12210.1016/j.jpowsour.2013.01.093 ↗
40. Qiu · J. Alloys Compd. · 2013 · 579 · 37210.1016/j.jallcom.2013.05.148 ↗
41. Liu · CrystEngComm · 2014 · 16 · 81410.1039/C3CE41915K ↗
42. Zhou · Chem. Eur. J. · 2010 · 16 · 1200010.1002/chem.200903263 ↗
43. Wang · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2012 · 4 · 424610.1021/am300951f ↗
44. Su · ACS Nano · 2013 · 7 · 1137910.1021/nn405254n ↗
45. Jin · J. Mater. Chem. A · 2013 · 1 · 799510.1039/c3ta10895c ↗
46. Liu · Powder Technol. · 2012 · 229 · 2410.1016/j.powtec.2012.05.035 ↗
47. Mi · Dalton Trans. · 2013 · 42 · 572410.1039/c3dt00017f ↗
48. Mahmood · Small · 2013 · 9 · 132110.1002/smll.201203032 ↗
49. Wang · J. Mater. Chem. · 2011 · 21 · 924810.1039/c1jm10271k ↗
50. Idris · Electrochim. Acta · 2011 · 58 · 45610.1016/j.electacta.2011.09.066 ↗
51. Mi · RSC Adv. · 2013 · 3 · 1743110.1039/c3ra42859a ↗
52. Wang · J. Mater. Chem. A · 2014 · 2 · 791210.1039/c4ta00367e ↗
53. Feng · Phys. Chem. Chem. Phys.: PCCP · 2013 · 15 · 992410.1039/c3cp50615k ↗
54. Xing · J. Power Sources · 2014 · 245 · 46310.1016/j.jpowsour.2013.07.012 ↗
55. Zhu · J. Mater. Chem. A · 2014 · 2 · 314210.1039/c3ta14562j ↗
56. Du · Nat. Commun. · 2012 · 3 · 117710.1038/ncomms2181 ↗
57. Ko · Chem. Asian J. · 2014 · 9 · 57210.1002/asia.201301209 ↗
58. Su · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2014 · 6 · 301610.1021/am4056084 ↗
59. Ni · J. Mater. Chem. · 2012 · 22 · 239510.1039/c2jm15394g ↗
60. Su · J. Phys. Chem. C · 2014 · 118 · 76710.1021/jp407185p ↗
61. Ruan · J. Alloys Compd. · 2014 · 588 · 35710.1016/j.jallcom.2013.11.070 ↗
62. Hibble · J. Chem. Soc. Dalton · 1996 · 0 · 224510.1039/dt9960002245 ↗
63. Whittingham · Mater. Res. Bull. · 1975 · 10 · 36310.1016/0025-5408(75)90006-9 ↗
64. Murphy · Mater. Res. Bull. · 1977 · 12 · 82510.1016/0025-5408(77)90011-3 ↗
65. Chianelli · Inorg. Chem. · 1978 · 17 · 275810.1021/ic50188a014 ↗
66. Murphy · J. Solid State Chem. · 1979 · 29 · 33910.1016/0022-4596(79)90190-7 ↗
67. Jacobson · J. Electrochem. Soc. · 1979 · 126 · 227710.1149/1.2128950 ↗
68. Whittingham · J. Electroanal. Chem. · 1981 · 118 · 22910.1016/S0022-0728(81)80543-8 ↗
69. Py · Can. J. Phys. · 1983 · 61 · 7610.1139/p83-013 ↗
70. Yebka · Solid State Ionics · 1996 · 90 · 14110.1016/S0167-2738(96)00346-3 ↗
71. Selwyn · Solid State Ionics · 1987 · 22 · 33710.1016/0167-2738(87)90152-4 ↗
72. Xiao · Adv. Funct. Mater. · 2011 · 21 · 284010.1002/adfm.201002752 ↗
73. Fang · Chem. Asian J. · 2012 · 7 · 101310.1002/asia.201100796 ↗
74. Fang · Electrochim. Acta · 2012 · 81 · 15510.1016/j.electacta.2012.07.020 ↗
75. Wang · J. Am. Chem. Soc. · 2014 · 136 · 669310.1021/ja501686w ↗
76. Kim · J. Phys. Chem. C · 2008 · 112 · 1506010.1021/jp8038847 ↗
77. Bruce · Angew. Chem. Int. Ed. Engl. · 2008 · 47 · 293010.1002/anie.200702505 ↗
78. Vu · Adv. Energy Mater. · 2012 · 2 · 105610.1002/aenm.201200320 ↗
79. Jiao · Adv. Mater. · 2007 · 19 · 65710.1002/adma.200602499 ↗
80. Xu · Nano Lett. · 2012 · 12 · 498810.1021/nl302618s ↗
81. Yu · Adv. Mater. · 2013 · 25 · 229610.1002/adma.201204912 ↗
82. Ding · Nanoscale · 2012 · 4 · 9510.1039/C1NR11552A ↗
83. Park · CrystEngComm · 2012 · 14 · 832310.1039/c2ce26447a ↗
84. Wang · J. Alloys Compd. · 2014 · 600 · 8410.1016/j.jallcom.2014.02.127 ↗
85. Wang · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2013 · 5 · 100310.1021/am3026954 ↗
86. Liu · Adv. Energy Mater. · 2012 · 2 · 97010.1002/aenm.201200087 ↗
87. Feng · Mater. Res. Bull. · 2009 · 44 · 181110.1016/j.materresbull.2009.05.018 ↗
88. Wang · Chin. J. Chem. Eng. · 2010 · 18 · 91010.1016/S1004-9541(09)60147-6 ↗
89. Du · Chem. Commun. · 2010 · 46 · 110610.1039/B920277C ↗
90. Hwang · Nano Lett. · 2011 · 11 · 482610.1021/nl202675f ↗
91. Bhandavat · J. Phys. Chem. Lett. · 2012 · 3 · 152310.1021/jz300480w ↗
92. Seo · Angew. Chem. Int. Ed. Engl. · 2007 · 46 · 882810.1002/anie.200703175 ↗
93. Wang · Electrochem. Solid State Lett. · 2004 · 7 · A32110.1149/1.1788591 ↗
94. Feng · Electrochem. Commun. · 2007 · 9 · 11910.1016/j.elecom.2006.08.048 ↗
95. Liu · J. Mater. Chem. · 2012 · 22 · 1743710.1039/c2jm33992g ↗
96. Zhang · Chem. Commun. (Camb.) · 2008 · 0 · 268310.1039/b804528c ↗
97. Li · Adv. Mater. · 2010 · 22 · 415110.1002/adma.201001413 ↗
98. Li · Energy Environ. Sci. · 2011 · 4 · 258610.1039/c1ee01286j ↗
99. Jang · J. Am. Chem. Soc. · 2011 · 133 · 763610.1021/ja200400n ↗
100. Yin · J. Phys. Chem. A · 2011 · 115 · 1026610.1021/jp2056267 ↗