nach oben

Journal of Materials Science

Erschienen in:

01.03.2012 | Review

Advanced titania nanostructures and composites for lithium ion battery

verfasst von: Xin Su, QingLiu Wu, Xin Zhan, Ji Wu, Suying Wei, Zhanhu Guo

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 6/2012

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config

KI-gestützte Suche

Aus

Abstract

Owing to the increasing demand of energy and shifting to the renewable energy resources, lithium ion batteries (LIBs) have been considered as the most promising alternative and green technology for energy storage applied in hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), and other electric utilities. Owing to its environmental benignity, availability, and stable structure, titanium dioxide (TiO₂) is one of the most attractive anode materials of LIBs with high capability, long cycling life, high safety, and low cost. However, the poor electrical conductivity and low diffusion coefficient of Li-ions in TiO₂ hamper the advancement of TiO₂ as anode materials of LIBs. Therefore, intensive research study has been focused on designing the nanostructures of TiO₂ and its composites to reduce the diffusion length of Li-ion insertion/extraction and improve the electrical conductivity of the electrode materials. In this article, the development of TiO₂ and its composites in nano-scales including fabrication, characterization of TiO₂ nanomaterials, TiO₂/carbon composite, and TiO₂/metal oxide composites to improve their properties (capacity, cycling performance, and energy density) for LIBs are reviewed. Meanwhile, the mechanisms for influences of the structure, surface morphology, and additives to TiO₂ composites on the related properties of TiO₂ and TiO₂ composites to LIBs are discussed. The new directions of research on this field are proposed.

Nächster Artikel Influence of crystallization time on microstructures and dielectric properties of tungsten–bronze glass–ceramics

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

über 102.000 Bücher
über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

Automobil + Motoren
Bauwesen + Immobilien
Business IT + Informatik
Elektrotechnik + Elektronik
Energie + Nachhaltigkeit
Finance + Banking
Management + Führung
Marketing + Vertrieb
Maschinenbau + Werkstoffe
Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

über 67.000 Bücher
über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

Automobil + Motoren
Bauwesen + Immobilien
Business IT + Informatik
Elektrotechnik + Elektronik
Energie + Nachhaltigkeit
Maschinenbau + Werkstoffe

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Park C-M et al (2010) Chem Soc Rev 39(8):3115CrossRef

Amine K et al (2010) Adv Mater (Weinheim, Ger) 22(28):3052CrossRef

Zhou H et al (2010) ChemSusChem 3(9):1009CrossRef

Nelson P, Amine K (2010) Lithium Batter 203. http://www.transportation.anl.gov/pdfs/HV/461.pdf

Daniel C (2008) JOM 60(9):43CrossRef

Terada N (2010) J Jpn Inst Energy 89(5):433

Nishi Y (2001) J Power Sources 100(1–2):101CrossRef

Li J-L, Daniel C, Wood D (2011) J Power Sources 196(5):2452CrossRef

Huang SY et al (1995) J Electrochem Soc 142(9):L142CrossRef

10.

Yang Z et al (2011) Chem Rev 111(5):3577CrossRef

11.

Rajeshwar K et al (2001) Pure Appl Chem 73(12):1849CrossRef

12.

Primo A, Corma A, Garcia H (2011) Phys Chem Chem Phys 13(3):886CrossRef

13.

Yang Z et al (2009) J Power Sources 192(2):588CrossRef

14.

Wagemaker M et al (2003) J Am Chem Soc 125(3):840CrossRef

15.

Xu T et al (2010) JOM 62(9):24CrossRef

16.

Earle MD (1942) Phys Rev 61:56CrossRef

17.

Yoon S et al (2009) Electrochem Solid State Lett 12(2):A28CrossRef

18.

Abayev I et al (2003) Phys Status Solidi A 196(1):R4CrossRef

19.

Kavan L et al (1996) J Am Chem Soc 118(28):6716CrossRef

20.

Dachille F, Simons PY, Roy R (1968) Am Mineral 53(11–12):1929

21.

Post JE, Burnham CW (1986) Am Mineral 71(1–2):142

22.

Kavan L, Fattakhova D, Krtil P (1999) J Electrochem Soc 146(4):1375CrossRef

23.

Ohzuku T, Takehara Z, Yoshizawa S (1979) Electrochim Acta 24(2):219CrossRef

24.

Zachau-Christiansen B et al (1988) Solid State Ion 28–30(Pt 2):1176CrossRef

25.

Hu Y-S et al (2006) Adv Mater 18(11):1421CrossRef

26.

Barnard AS, Zapol P (2004) J Phys Chem B 108(48):18435CrossRef

27.

Ranade MR et al (2002) Proc Natl Acad Sci USA 99(9, Suppl 2):6476CrossRef

28.

van de Krol R, Goossens A, Schoonman J (1999) J Phys Chem B 103(34):7151CrossRef

29.

Olson CL, Nelson J, Islam MS (2006) J Phys Chem B 110(20):9995CrossRef

30.

Stashans A et al (1996) Phys Rev B Condens Matter 53(1):159CrossRef

31.

Mackrodt WC (1999) J Solid State Chem 142(2):428CrossRef

32.

Koudriachova MV, Harrison NM, de Leeuw SW (2002) Phys Rev B Condens Matter Mater Phys 65(23):235423/1CrossRef

33.

Muscat J, Swamy V, Harrison NM (2002) Phys Rev B Condens Matter Mater Phys 65(22):224112/1CrossRef

34.

Koudriachova MV, De Leeuw SW, Harrison NM (2004) Phys Rev B Condens Matter Mater Phys 70(16):165421/1CrossRef

35.

Koudriachova MV, de Leeuw SW, Harrison NM (2004) Phys Rev B Condens Matter Mater Phys 69(5):054106/1CrossRef

36.

Soedergren S et al (1997) J Phys Chem B 101(16):3087CrossRef

37.

Henningsson A et al (2003) J Chem Phys 118(12):5607CrossRef

38.

Koudriachova MV, Harrison NM, de Leeuw SW (2003) Solid State Ion 157(1–4):35CrossRef

39.

Payne MC et al (1992) Rev Mod Phys 64(4):1045CrossRef

40.

Cava RJ et al (1984) J Solid State Chem 53(1):64CrossRef

41.

Deng D et al (2009) Energy Environ Sci 2(8):818CrossRef

42.

Gligor F, de Leeuw SW (2006) Solid State Ion 177(26–32):2741CrossRef

43.

Johnson OW (1964) Phys Rev 136(1):284CrossRef

44.

Koudriachova MV, Harrison NM, de Leeuw SW (2001) Phys Rev Lett 86(7):1275CrossRef

45.

Macklin WJ, Neat RJ (1992) Solid State Ion 53–56(Pt 1):694CrossRef

46.

Feist TP, Davies PK (1992) J Solid State Chem 101(2):275CrossRef

47.

Marchand R, Brohan L, Tournoux M (1980) Mater Res Bull 15(8):1129CrossRef

48.

Zukalova M et al (2005) Chem Mater 17(5):1248CrossRef

49.

Nuspl G, Yoshizawa K, Yamabe T (1997) J Mater Chem 7(12):2529CrossRef

50.

Dambournet D, Belharouak I, Amine K (2010) Chem Mater 22(3):1173CrossRef

51.

Lee D-H et al (2008) Eur J Inorg Chem 6:878

52.

Anji Reddy M et al (2008) Electrochem Solid State Lett 11(8):A132CrossRef

53.

Koudriachova MV, Matar M (2009) ECS Trans 16(42):63

54.

Reddy MA et al (2007) Electrochem Solid State Lett 10(2):A29CrossRef

55.

Zhang Y-X, Zhang X-l, Zheng H-H (2009) Dianchi 39(2):106

56.

Kavan L et al (2000) J Phys Chem B 104(50):12012CrossRef

57.

Kavan L, Kratochvilova K, Graetzel M (1995) J Electroanal Chem 394(1–2):93

58.

Tang Y et al (2009) J Mater Chem 19(33):5980CrossRef

59.

Sudant G et al (2005) J Mater Chem 15(12):1263

60.

Jiang C et al (2007) J Power Sources 166(1):239CrossRef

61.

Fattakhova-Rohlfing D et al (2007) Adv Funct Mater 17(1):123CrossRef

62.

Kubiak P et al (2008) J Power Sources 175(1):510CrossRef

63.

Liu Z, Hong L, Guo B (2005) J Power Sources 143(1–2):231CrossRef

64.

Armstrong AR et al (2005) Adv Mater 17(7):862CrossRef

65.

Wang D (2008) Chem Mater 20(10):3435CrossRef

66.

Oh SW, Park S-H, Sun Y-K (2006) J Power Sources 161(2):1314CrossRef

67.

Sushko ML, Rosso KM, Liu J (2010) J Phys Chem Lett 1(13):1967CrossRef

68.

Wang J et al (2007) J Phys Chem C 111(40):14925CrossRef

69.

Wilhelm O et al (2004) J Power Sources 134(2):197CrossRef

70.

Poizot P et al (2000) Nature 407(6803):496CrossRef

71.

Exnar I et al (1997) J Power Sources 68(2):720CrossRef

72.

Kang JW et al (2011) J Electrochem Soc 158(2):A59CrossRef

73.

Tsuji T et al (2009) Appl Surf Sci 255(24):9626CrossRef

74.

Baudrin E et al (2007) Electrochem Commun 9(2):337CrossRef

75.

Jiang C et al (2007) Electrochem Solid State Lett 10(5):A127CrossRef

76.

Reddy MA et al (2006) Electrochem Commun 8(8):1299CrossRef

77.

Kubiak P et al (2009) J Power Sources 194(2):1099CrossRef

78.

Pfanzelt M et al (2011) J Power Sources 196(16):6815CrossRef

79.

Pfanzelt M, Kubiak P, Wohlfahrt-Mehrens M (2010) Electrochem Solid State Lett 13(7):A91CrossRef

80.

Chen JS, Lou XW (2010) J Power Sources 195(9):2905CrossRef

81.

Khomane Ramdas B (2011) J Colloid Interface Sci 356(1):369CrossRef

82.

Qiao H et al (2010) Chem Phys Lett 490(4–6):180CrossRef

83.

Dong S et al (2011) Thin Solid Films 519(18):5978CrossRef

84.

Armstrong G et al (2006) Electrochem Solid State Lett 9(3):A139CrossRef

85.

Inaba M et al (2009) J Power Sources 189(1):580CrossRef

86.

Zhu G-N, Wang C-X, Xia Y-Y (2011) J Power Sources 196(5):2848CrossRef

87.

Wang X et al (2011) J Cent South Univ Technol (Engl Ed) 18(2):406CrossRef

88.

Armstrong AR et al (2004) Angew Chem Int Ed 43(17):2286CrossRef

89.

Armstrong AR et al (2005) Adv Mater (Weinheim, Ger) 17(7):862CrossRef

90.

Armstrong AR et al (2005) J Power Sources 146(1–2):501CrossRef

91.

Beuvier T et al (2010) Inorg Chem 49(18):8457CrossRef

92.

Yang Z et al (2011) Electrochem Commun 13(1):46CrossRef

93.

Liu B et al (2010) J Mater Res 25(8):1588CrossRef

94.

Wang Y, Wu M, Zhang WF (2008) Electrochim Acta 53(27):7863CrossRef

95.

Li J et al (2011) Chem Commun 47(12):3439CrossRef

96.

Xiang G et al (2010) Chem Commun 46(36):6801CrossRef

97.

Estruga M, Domingo C, Ayllon JA (2010) Mater Lett 64(21):2357CrossRef

98.

Wessel C et al (2011) Chem Eur J 17(3):775

99.

Lan Y et al (2005) Adv Funct Mater 15(8):1310CrossRef

100.

Kim J, Cho J (2007) J Electrochem Soc 154(6):A542CrossRef

101.

Choi MG et al (2010) Electrochim Acta 55(20):5975CrossRef

102.

Yan J et al (2009) Mater Chem Phys 118(2–3):367CrossRef

103.

Wang K et al (2007) Adv Mater 19(19):3016CrossRef

104.

Gao XP et al (2005) Electrochem Solid State Lett 8(1):A26CrossRef

105.

Zhou Y-K et al (2003) J Electrochem Soc 150(9):A1246CrossRef

106.

Wang Q, Wen Z, Li J (2006) Inorg Chem 45(17):6944CrossRef

107.

Saravanan K, Ananthanarayanan K, Balaya P (2010) Energy Environ Sci 3(7):939CrossRef

108.

Fu LJ et al (2007) Electrochem Commun 9(8):2140CrossRef

109.

Wang Z et al (2007) Electrochem Solid State Lett 10(3):A77CrossRef

110.

Yoon S, Manthiram A (2011) J Phys Chem C 115(19):9410CrossRef

111.

Lai C et al (2011) J Power Sources 196(10):4735CrossRef

112.

Wang J et al (2011) J Phys Chem C 115(5):2529CrossRef

113.

Jung H-G et al (2009) Electrochem Commun 11(4):756CrossRef

114.

Guo Y-G, Hu Y-S, Maier J (2006) Chem Commun 26:2783

115.

Wu QL, Subramanian N, Rankin SE (2011) Hierarchically porous titania thin film prepared by controlled phase separation and surfactant templating, Langmuir. ACS ASAP

116.

Wu Q-L, Rankin SE (2011) J Phys Chem C 115(24):11925CrossRef

117.

Fang H-T et al (2009) Nanotechnology 20(22):2257011CrossRef

118.

Ortiz GF et al (2009) Chem Mater 21(1):63CrossRef

119.

Wei Z et al (2010) J Solid State Electrochem 14(6):1045CrossRef

120.

Furukawa H, Hibino M, Honma I (2004) J Electrochem Soc 151(4):A527CrossRef

121.

Jung JH et al (2002) Chem Mater 14(4):1445CrossRef

122.

Lee J-H et al (2005) J Phys Chem B 109(27):13056CrossRef

123.

Kasuga T et al (1998) Langmuir 14(12):3160CrossRef

124.

Tian ZR et al (2003) J Am Chem Soc 125(41):12384CrossRef

125.

Gong D et al (2001) J Mater Res 16(12):3331CrossRef

126.

Mor GK et al (2003) J Mater Res 18(11):2588CrossRef

127.

Hassan FMB et al (2009) J Electrochem Soc 156(12):K227CrossRef

128.

Paulose M et al (2006) J Phys Chem B 110(33):16179CrossRef

129.

Prakasam HE et al (2007) J Phys Chem C 111(20):7235CrossRef

130.

Paulose M et al (2007) J Phys Chem C 111(41):14992CrossRef

131.

Cai Q et al (2005) J Mater Res 20(1):230CrossRef

132.

Tsuchiya H et al (2005) Electrochem Commun 7(6):576CrossRef

133.

Macak JM et al (2005) Angew Chem Int Ed 44(45):7463CrossRef

134.

Jiao F, Shaju KM, Bruce PG (2005) Angew Chem Int Ed 44(40):6550CrossRef

135.

Kim H, Chi J (2008) J Mater Chem 18(7):771CrossRef

136.

Cao F-F et al (2010) Chem Mater 22(5):1908CrossRef

137.

Ishii Y et al (2010) J Phys Chem Solids 71(4):511CrossRef

138.

Dechakiatkrai C et al (2009) J Nanosci Nanotechnol 9(2):955CrossRef

139.

Lee SW et al (2010) Nat Nanotechnol 5(7):531CrossRef

140.

Moriguchi I et al (2008) J Phys Chem B 112(46):14560CrossRef

141.

Wang Q, Wen ZH, Li JH (2006) Adv Funct Mater 16(16):2141CrossRef

142.

Reddy ALM, Ramaprabhu S (2007) J Phys Chem C 111(21):7727CrossRef

143.

Choi DW et al (2010) Electrochem Commun 12(3):378CrossRef

144.

Meng XB et al (2011) Nanotechnology 22(16):1

145.

Wagemaker M, Borghols WJH, Mulder FM (2007) J Am Chem Soc 129(14):4323CrossRef

146.

Qiu YC et al (2010) ACS Nano 4(11):6515CrossRef

147.

Wang DH et al (2009) ACS Nano 3(4):907CrossRef

148.

Gao J et al (2008) Electrochim Acta 53(5):2376CrossRef

149.

Xu J et al (2008) J Power Sources 175(2):903CrossRef

150.

Yang ZX et al (2011) J Mater Chem 21(24):8591CrossRef

151.

Fu LJ et al (2006) J Power Sources 159(1):219CrossRef

152.

Das SK, Darmakolla S, Bhattacharyya AJ (2010) J Mater Chem 20(8):1600CrossRef

153.

Grugeon S et al (2001) J Electrochem Soc 148(4):A285CrossRef

154.

Wu M-S, Chiang P-CJ (2006) Electrochem Commun 8(3):383CrossRef

155.

Lee JH et al (2011) Appl Phys A Mater Sci Process 102(3):545CrossRef

156.

Kanjwal MA et al (2010) J Ceram Process Res 11(4):437

157.

Uchiyama H et al (2009) Solid State Ion 180(14–16):956CrossRef

158.

Du GD et al (2010) J Mater Chem 20(27):5689CrossRef

159.

Roginskaya YE et al (2006) Russ J Electrochem 42(4):355CrossRef

160.

Guo YG et al (2007) Adv Mater 19(16):2087CrossRef

161.

Zhu G et al (2011) J Alloys Compd 509(29):7814CrossRef

162.

Rajkumar N, Kanmani SS, Ramachandran K (2011) Adv Sci Lett 4(2):627CrossRef

163.

Park K et al (2011) J Phys Chem C 115(11):4927CrossRef

164.

Balaya P et al (2003) Adv Funct Mater 13(8):621CrossRef

165.

Wang YG, Wang ZD, Xia YY (2005) Electrochim Acta 50(28):5641CrossRef

166.

Song T et al (2010) Nano Lett 10(5):1710CrossRef

167.

Huang S, Zhu T (2011) J Power Sources 196(7):3664CrossRef

168.

Park S-E et al (2009) Trans Nonferr Met Soc Chin 19(4):1023CrossRef

Titel: Advanced titania nanostructures and composites for lithium ion battery
verfasst von: Xin Su
QingLiu Wu
Xin Zhan
Ji Wu
Suying Wei
Zhanhu Guo
Publikationsdatum: 01.03.2012
Verlag: Springer US
Erschienen in: Journal of Materials Science / Ausgabe 6/2012
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI: https://doi.org/10.1007/s10853-011-5974-x

Premium Partner

Marktübersichten

Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.

Zur Marktübersicht

Springer Professional

Abstract

Bitte loggen Sie sich ein, um Zugang zu Ihrer Lizenz zu erhalten.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Springer Professional "Technik"

Weitere Artikel der Ausgabe 6/2012

Structural disorder of ball-milled, nanosized, Fe-doped SnO2: X-ray diffraction and Mössbauer spectroscopy characterization

Mechanical properties of sodium and potassium activated metakaolin-based geopolymers

Preparation and microwave absorbing properties of SiC microtubes

Effects of Nb2O5 addition on the microstructure, electrical, and mechanical properties of PZT/ZnO nanowhisker piezoelectric composites

Direct electrochemical determination of ascorbic acid by a cobalt(II) tetra-neopentyloxy phthalocyanine-multi-walled carbon nanotubes glassy carbon electrode

Post-curing effect on magnetoelectric performance of single PZT rod/continuous Terfenol-D fiber/epoxy 1-1-3 composites

Premium Partner

Marktübersichten