journal article·2018-06

Conversion‐Based Cathode Materials for Rechargeable Sodium Batteries

Jongsoon Kim, Hyungsub Kim, Kisuk Kang

Advanced Energy Materials· Volume 8· Issue 17
Publisher page

Abstract

Abstract Conversion‐based electrode materials for rechargeable sodium batteries (RSBs) have received considerable attention because of their potentially higher energy densities than those of conventional intercalation‐based electrode materials. This would overcome generally lower energy densities of RSBs than those of lithium‐ion batteries. However, they often suffer from large volume changes, sluggish Na‐ion kinetics, and large overpotential in their reaction. Intensive research has thus focused on improving the electrochemical performance through a number of approaches, including analyses of the reaction mechanisms during charge/discharge, engineering the electrode materials in terms of their nanostructuring or compositing, and searching for new candidate materials. This review presents an overview of the approaches used to explore conversion electrode materials for RSBs, in particular focusing on those with relative high redox potential that could be possibly used as cathodes, followed by a discussion of the challenges and perspectives involving future research directions for these materials.
Source: crossref · 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.

Affiliations

Department of Nanotechnology and Advanced Materials Engineering Sejong University 209 Neungdong‐ro Gwangjin‐gu Seoul 05006 Republic of Korea

Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) 111 Daedeok‐daero 989 Beon‐Gil Yuseong‐gu Daejeon 34057 Republic of Korea

Department of Materials Science and Engineering Research Institute of Advanced Materials (RIAM) Seoul National University Seoul 08826 Republic of Korea

Center for Nanoparticle Research Institute for Basic Science (IBS) Seoul 08826 Republic of Korea

Funding

Ministry of Science & ICT

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1038/nchem.208510.1038/nchem.2085 ↗
2. 10.1038/nmat483410.1038/nmat4834 ↗
3. 10.1126/science.121274110.1126/science.1212741 ↗
4. 10.1038/451652a10.1038/451652a ↗
5. 10.1038/3510464410.1038/35104644 ↗
6. 10.1038/nclimate256410.1038/nclimate2564 ↗
7. 10.1111/j.1530-9290.2011.00359.x10.1111/j.1530-9290.2011.00359.x ↗
8. 10.1016/j.apenergy.2013.04.00510.1016/j.apenergy.2013.04.005 ↗
9. 10.1002/aenm.20160094310.1002/aenm.201600943 ↗
10. 10.1039/C6CS00776G10.1039/C6CS00776G ↗
11. 10.1002/aenm.20150172710.1002/aenm.201501727 ↗
12. 10.1002/advs.20160005110.1002/advs.201600051 ↗
13. 10.1002/anie.20141037610.1002/anie.201410376 ↗
14. 10.1002/aenm.20120002610.1002/aenm.201200026 ↗
15. 10.1039/c2ee02781j10.1039/c2ee02781j ↗
16. 10.1039/c3ee40847g10.1039/c3ee40847g ↗
17. 10.1016/j.cossms.2012.04.00210.1016/j.cossms.2012.04.002 ↗
18. 10.1002/ejic.20170028810.1002/ejic.201700288 ↗
19. 10.1002/aenm.20160282910.1002/aenm.201602829 ↗
20. 10.1039/C7TA00003K10.1039/C7TA00003K ↗
21. 10.1007/s10008-017-3580-910.1007/s10008-017-3580-9 ↗
22. 10.1039/c3cp52125g10.1039/c3cp52125g ↗
23. 10.1002/adma.20170060610.1002/adma.201700606 ↗
24. 10.1039/C6EE02326F10.1039/C6EE02326F ↗
25. 10.1002/aenm.20160132910.1002/aenm.201601329 ↗
26. 10.1016/j.jpowsour.2015.02.09710.1016/j.jpowsour.2015.02.097 ↗
27. 10.1039/C5TA00643K10.1039/C5TA00643K ↗
28. 10.1016/j.nanoen.2014.10.00410.1016/j.nanoen.2014.10.004 ↗
29. 10.1016/j.electacta.2016.01.08010.1016/j.electacta.2016.01.080 ↗
30. 10.1002/celc.20160071210.1002/celc.201600712 ↗
31. 10.1002/adfm.20140324110.1002/adfm.201403241 ↗
32. 10.1016/j.elecom.2015.09.00810.1016/j.elecom.2015.09.008 ↗
33. 10.1021/acsami.5b1196310.1021/acsami.5b11963 ↗
34. 10.1021/acsnano.5b0470010.1021/acsnano.5b04700 ↗
35. 10.1039/C4EE03759F10.1039/C4EE03759F ↗
36. 10.1016/j.jpowsour.2007.06.09310.1016/j.jpowsour.2007.06.093 ↗
37. 10.7566/JPSJ.84.12470910.7566/JPSJ.84.124709 ↗
38. 10.1016/S0378-7753(00)00532-210.1016/S0378-7753(00)00532-2 ↗
39. 10.1016/j.elecom.2015.02.00610.1016/j.elecom.2015.02.006 ↗
40. 10.1002/chem.20140534410.1002/chem.201405344 ↗
41. 10.1039/C2EE23606K10.1039/C2EE23606K ↗
42. 10.1038/ncomms1172210.1038/ncomms11722 ↗
43. 10.1002/smll.20140325710.1002/smll.201403257 ↗
44. Dean J. A. · 1979
45. 10.1038/ncomms968910.1038/ncomms9689 ↗
46. 10.1021/acsami.5b0906210.1021/acsami.5b09062 ↗
47. 10.1016/j.nanoen.2016.12.01810.1016/j.nanoen.2016.12.018 ↗
48. 10.1039/C6TA04529D10.1039/C6TA04529D ↗
49. 10.1088/0953-8984/2/17/00810.1088/0953-8984/2/17/008 ↗
50. 10.1149/1.213326910.1149/1.2133269 ↗
51. 10.1016/0038-1098(76)90922-410.1016/0038-1098(76)90922-4 ↗
52. 10.1016/S0368-2048(96)80033-810.1016/S0368-2048(96)80033-8 ↗
53. Govindasamy G. · Mater. Res‐Ibero‐Am. J. · 2017 · 20 · 6210.1590/1980-5373-mr-2016-0441 ↗
54. 10.1016/j.pisc.2016.06.04110.1016/j.pisc.2016.06.041 ↗
55. 10.1021/am301756910.1021/am3017569 ↗
56. 10.1364/JOSA.60.00035810.1364/JOSA.60.000358 ↗
57. 10.1103/PhysRevB.88.21410810.1103/PhysRevB.88.214108 ↗
58. 10.1016/j.ssc.2012.06.01810.1016/j.ssc.2012.06.018 ↗
59. 10.1016/S0378-7753(96)02580-310.1016/S0378-7753(96)02580-3 ↗
60. 10.1149/1.160245410.1149/1.1602454 ↗
61. 10.1149/1.159616210.1149/1.1596162 ↗
62. 10.1002/adma.20100287910.1002/adma.201002879 ↗
63. 10.1039/c2ee22568a10.1039/c2ee22568a ↗
64. 10.1021/nl303630p10.1021/nl303630p ↗
65. 10.1039/c3ta13086j10.1039/c3ta13086j ↗
66. 10.1016/j.jpowsour.2009.01.05110.1016/j.jpowsour.2009.01.051 ↗
67. 10.1039/C5RA02235E10.1039/C5RA02235E ↗
68. 10.1016/j.matlet.2015.05.04110.1016/j.matlet.2015.05.041 ↗
69. 10.1039/C7RA03592F10.1039/C7RA03592F ↗
70. 10.1021/nn502284y10.1021/nn502284y ↗
71. 10.1021/ja402061q10.1021/ja402061q ↗
72. 10.1021/cm304127c10.1021/cm304127c ↗
73. 10.1016/j.jallcom.2016.08.08010.1016/j.jallcom.2016.08.080 ↗
74. 10.1016/j.electacta.2015.10.15910.1016/j.electacta.2015.10.159 ↗
75. 10.1016/j.jallcom.2016.01.24810.1016/j.jallcom.2016.01.248 ↗
76. 10.1016/j.jpowsour.2008.10.11010.1016/j.jpowsour.2008.10.110 ↗
77. 10.1016/j.jpowsour.2011.01.06010.1016/j.jpowsour.2011.01.060 ↗
78. 10.1016/j.jpowsour.2011.09.06410.1016/j.jpowsour.2011.09.064 ↗
79. 10.1016/j.electacta.2013.05.10310.1016/j.electacta.2013.05.103 ↗
80. 10.1016/j.ssi.2012.05.00210.1016/j.ssi.2012.05.002 ↗
81. 10.1016/j.ssi.2015.05.02310.1016/j.ssi.2015.05.023 ↗
82. 10.1016/S0022-1139(99)00219-510.1016/S0022-1139(99)00219-5 ↗
83. M. F. N.Watanabe Google Patents1970.
84. 10.1016/j.jfluchem.2006.11.01610.1016/j.jfluchem.2006.11.016 ↗
85. 10.1149/1.209622810.1149/1.2096228 ↗
86. 10.1021/am405134810.1021/am4051348 ↗
87. 10.1021/acs.chemmater.5b0376210.1021/acs.chemmater.5b03762 ↗
88. 10.1016/j.carbon.2015.05.09210.1016/j.carbon.2015.05.092 ↗
89. 10.1021/acs.jpcc.6b0712610.1021/acs.jpcc.6b07126 ↗
90. 10.1002/anie.20141057210.1002/anie.201410572 ↗
91. 10.1039/C5TA04288G10.1039/C5TA04288G ↗
92. 10.1002/cnma.20160034210.1002/cnma.201600342 ↗
93. 10.1149/1.310613210.1149/1.3106132 ↗
94. 10.1016/j.jpowsour.2010.04.04310.1016/j.jpowsour.2010.04.043 ↗
95. 10.1016/j.nanoen.2016.12.05310.1016/j.nanoen.2016.12.053 ↗
96. 10.1007/s12274-016-0981-510.1007/s12274-016-0981-5 ↗
97. 10.1039/C5CC02564H10.1039/C5CC02564H ↗
98. 10.1016/j.cplett.2017.03.05110.1016/j.cplett.2017.03.051 ↗
99. 10.1016/j.electacta.2017.07.01810.1016/j.electacta.2017.07.018 ↗
100. 10.1149/1.216460710.1149/1.2164607 ↗