journal article·2017Open access

Review—Recent Advances and Remaining Challenges for Lithium Ion Battery Cathodes

Evan M. Erickson, Florian Schipper, Tirupathi Rao Penki, Ji-Yong Shin, Christoph Erk, Frederick-Francois Chesneau, Boris Markovsky, Doron Aurbach

Abstract

Electrodes prepared from lithium-rich (Li-rich) xLi 2 MnO 3 ⋅(1-x)LiNi a Co b Mn c O 2 materials (a + b + c = 1) show extremely high discharge capacities, arising from excess Li + present in their Li 2 MnO 3 component, and the ability to reversibly store charge with O 2− anions. These electrodes suffer serious voltage and capacity fading however, due to the migration of transition metals to the Li-layer at advanced states of charging, partial structural layered-to-spinel transformation and other reasons. In this focus paper, the current understanding of the above materials is summarized, briefly concluding with attempts by our groups to mitigate the voltage and capacity fade of these electrodes.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advancements in Battery Materials · Advanced Battery Materials and Technologies · Advanced Battery Technologies Research

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

References (99)

Show source-provided references
1. 10.1021/jz501387m10.1021/jz501387m ↗
2. 10.1149/2.0111514jes10.1149/2.0111514jes ↗
3. 10.1039/b417616m10.1039/b417616m ↗
4. 10.1149/2.0051514jes10.1149/2.0051514jes ↗
5. 10.1149/2.0081514jes10.1149/2.0081514jes ↗
6. 10.1039/C4RA12454E10.1039/C4RA12454E ↗
7. 10.1002/anie.20120142910.1002/anie.201201429 ↗
8. 10.1016/j.elecom.2006.11.00610.1016/j.elecom.2006.11.006 ↗
9. 10.1149/1.148001410.1149/1.1480014 ↗
10. 10.1016/j.nanoen.2015.12.02710.1016/j.nanoen.2015.12.027 ↗
11. 10.1021/cm504597810.1021/cm5045978 ↗
12. 10.1246/cl.2012.41810.1246/cl.2012.418 ↗
13. 10.1149/2.0211606jes10.1149/2.0211606jes ↗
14. 10.1002/aenm.20130095010.1002/aenm.201300950 ↗
15. 10.1021/cm034964b10.1021/cm034964b ↗
16. 10.1149/2.049403jes10.1149/2.049403jes ↗
17. 10.1021/jp312658q10.1021/jp312658q ↗
18. 10.1039/c0jm04325g10.1039/c0jm04325g ↗
19. 10.1021/jp412197z10.1021/jp412197z ↗
20. 10.1016/j.matdes.2016.03.02810.1016/j.matdes.2016.03.028 ↗
21. 10.1039/c2cp42068f10.1039/c2cp42068f ↗
22. 10.1016/j.elecom.2013.04.02210.1016/j.elecom.2013.04.022 ↗
23. 10.1039/c3cp53658k10.1039/c3cp53658k ↗
24. 10.1021/cm503141510.1021/cm5031415 ↗
25. 10.1149/2.1041501jes10.1149/2.1041501jes ↗
26. 10.1149/2.1221607jes10.1149/2.1221607jes ↗
27. 10.1021/acs.chemmater.5b0350010.1021/acs.chemmater.5b03500 ↗
28. 10.1038/ncomms971110.1038/ncomms9711 ↗
29. Johnson C. Kang S. H. Thackeray M. , Manganese oxide composite electrodes for lithium batteries, in, Google Patents (2006).
30. Lu Z. Dahn J. R. , Cathode compositions for lithium-ion batteries, in, Google Patents (2005).
31. Thackeray M. M. Johnson C. S. Amine K. Kim J. , Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries, in, Google Patents (2004).
32. 10.1021/cm401461m10.1021/cm401461m ↗
33. 10.1021/jp301879x10.1021/jp301879x ↗
34. 10.1016/j.ssi.2009.10.02010.1016/j.ssi.2009.10.020 ↗
35. 10.1021/cm501229t10.1021/cm501229t ↗
36. 10.1149/2.070302jes10.1149/2.070302jes ↗
37. 10.1149/2.091311jes10.1149/2.091311jes ↗
38. 10.1016/S0921-5107(03)00077-110.1016/S0921-5107(03)00077-1 ↗
39. 10.1016/j.jpowsour.2012.11.14410.1016/j.jpowsour.2012.11.144 ↗
40. 10.1016/j.ssi.2011.11.01810.1016/j.ssi.2011.11.018 ↗
41. 10.1002/celc.20150016010.1002/celc.201500160 ↗
42. 10.1021/cm801245r10.1021/cm801245r ↗
43. 10.1002/aenm.20150214310.1002/aenm.201502143 ↗
44. 10.1021/ac501914910.1021/ac5019149 ↗
45. 10.1021/ja210465x10.1021/ja210465x ↗
46. 10.1016/j.jpowsour.2014.11.10410.1016/j.jpowsour.2014.11.104 ↗
47. 10.1039/C6TA00174B10.1039/C6TA00174B ↗
48. 10.1126/science.aac826010.1126/science.aac8260 ↗
49. 10.1021/jacs.5b0142410.1021/jacs.5b01424 ↗
50. 10.1149/2.0991507jes10.1149/2.0991507jes ↗
51. 10.1039/C5EE03048J10.1039/C5EE03048J ↗
52. 10.1038/nmat369910.1038/nmat3699 ↗
53. 10.1149/2.0531614jes10.1149/2.0531614jes ↗
54. 10.1016/0025-5408(91)90186-P10.1016/0025-5408(91)90186-P ↗
55. 10.1016/j.elecom.2004.08.00210.1016/j.elecom.2004.08.002 ↗
56. 10.1021/cm030646110.1021/cm0306461 ↗
57. 10.1149/1.140799410.1149/1.1407994 ↗
58. 10.1039/c1ee01131f10.1039/c1ee01131f ↗
59. 10.1021/cm400011910.1021/cm4000119 ↗
60. 10.1039/C4CP01799D10.1039/C4CP01799D ↗
61. 10.1038/ncomms1210810.1038/ncomms12108 ↗
62. 10.1021/nl401927510.1021/nl4019275 ↗
63. 10.1021/cm504257m10.1021/cm504257m ↗
64. 10.1021/ja511299y10.1021/ja511299y ↗
65. 10.1016/j.jpowsour.2016.03.10710.1016/j.jpowsour.2016.03.107 ↗
66. 10.1016/j.jpowsour.2008.04.08610.1016/j.jpowsour.2008.04.086 ↗
67. 10.5796/electrochemistry.80.56110.5796/electrochemistry.80.561 ↗
68. 10.1039/c2cp41881a10.1039/c2cp41881a ↗
69. 10.1039/c2ta00309k10.1039/c2ta00309k ↗
70. Erickson E. M. Schipper F. Tian R. Shin J.-Y. Erk C. Chesneau F.-F. Lampert J. Markovsky B. Aurbach D. , Rsc Advances (2017, In press).
71. 10.1149/2.0121514jes10.1149/2.0121514jes ↗
72. 10.1039/C4RA11575A10.1039/C4RA11575A ↗
73. 10.1016/j.electacta.2016.02.17010.1016/j.electacta.2016.02.170 ↗
74. 10.1016/j.jpowsour.2015.07.06510.1016/j.jpowsour.2015.07.065 ↗
75. 10.1016/j.electacta.2015.04.03010.1016/j.electacta.2015.04.030 ↗
76. 10.1016/j.jpowsour.2013.10.03510.1016/j.jpowsour.2013.10.035 ↗
77. 10.1016/j.jpowsour.2016.04.01710.1016/j.jpowsour.2016.04.017 ↗
78. 10.1016/j.jpowsour.2016.06.05410.1016/j.jpowsour.2016.06.054 ↗
79. 10.1039/C5RA18520C10.1039/C5RA18520C ↗
80. 10.1016/j.jpowsour.2015.03.11310.1016/j.jpowsour.2015.03.113 ↗
81. 10.1149/1.192493010.1149/1.1924930 ↗
82. 10.1149/2.1001504jes10.1149/2.1001504jes ↗
83. 10.1149/2.0251504jes10.1149/2.0251504jes ↗
84. 10.1002/aenm.20130026910.1002/aenm.201300269 ↗
85. 10.1021/am508976410.1021/am5089764 ↗
86. 10.1002/aenm.20140063110.1002/aenm.201400631 ↗
87. 10.1149/1.349640210.1149/1.3496402 ↗
88. 10.1039/C1JM14459F10.1039/C1JM14459F ↗
89. 10.1039/C5RA17508A10.1039/C5RA17508A ↗
90. 10.1016/j.electacta.2013.09.04210.1016/j.electacta.2013.09.042 ↗
91. 10.1016/j.jpowsour.2015.11.02010.1016/j.jpowsour.2015.11.020 ↗
92. 10.1016/j.electacta.2012.10.11110.1016/j.electacta.2012.10.111 ↗
93. 10.1002/anie.20150640810.1002/anie.201506408 ↗
94. 10.1039/c2jm34114j10.1039/c2jm34114j ↗
95. 10.1021/cm502071h10.1021/cm502071h ↗
96. 10.1002/aenm.20150239810.1002/aenm.201502398 ↗
97. 10.1039/C5TA07764H10.1039/C5TA07764H ↗
98. 10.1039/c3ta15236g10.1039/c3ta15236g ↗
99. 10.1149/2.1071605jes10.1149/2.1071605jes ↗