Skip to main content
Log in

Revisiting Classical Rocking Chair Lithium-Ion Battery

  • Review
  • Published:
Macromolecular Research Aims and scope Submit manuscript

Abstract

Rechargeable energy storage systems become an indispensable element to drive the electrified modern society as attributed to the groundbreaking development of rocking chair lithium-ion batteries (LIBs). For the past thirty years, LIBs significantly advance in their building materials and architectures that continue to shape forthcoming electronic applications with high energy density and ultra-long service periods. As facing the limitation of performance metrics by traditional LIBs, varied forms of rechargeable batteries emerged and the relevant researches are a fast-paced field, which call for the fundamental understanding of battery concepts. This review covers the basic study on the rocking chair LIBs regarding the charge storage mechanism across the principal battery components of the anode, cathode, and electrolytes, including the redox reactions and mass transports at the interfaces. Chronological perspectives on the active host materials are explored along with their advantages, scientific hurdles, and preliminary solutions from their outset to the recent designs. Finally, we discuss the most feasible and practical forms of batteries toward which the rocking chair LIBs should proceed.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Similar content being viewed by others

References

  1. V. Etacheri, R. Marom, R. Elazari, G. Salitra, and D. Aurbach, Energy Environ. Sci., 4, 3243 (2011).

    Article  CAS  Google Scholar 

  2. D. Coup, Corp. Environ. Strategy, 6, 258 (1999).

    Article  Google Scholar 

  3. K. Xu, Chem. Rev., 104, 4303 (2004).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  4. A. Yoshino, Angew. Chem. Int. Ed., 51, 5798 (2012).

    Article  CAS  Google Scholar 

  5. E. Pomerantseva, F. Bonaccorso, X. Feng, Y. Cui and Y. Gogotsi, Science, 366, eaan8285 (2019).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  6. J. Lu, T. Wu, and K. Amine, Nat. Energy, 2, 17011 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  7. M. Li, J. Lu, X. Ji, Y. Li, Y. Shao, Z. Chen, C. Zhong, and K. Amine, Nat. Rev. Mater., 5, 276 (2020).

    Article  CAS  Google Scholar 

  8. J. Ryu, W. J. Song, S. Lee, S. Choi, and S. Park, Adv. Funct. Mater., 30, 1902499 (2020).

    Article  CAS  Google Scholar 

  9. J. B. Goodenough and Y. Kim, Chem. Mater., 22, 587 (2010).

    Article  CAS  Google Scholar 

  10. S. K. Jeong, M. Inaba, T. Abe, and Z. Ogumi, J. Electrochem. Soc., 148, A989 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  11. V. R. Rikka, S. R. Sahu, A. Chatterjee, P. V. Satyam, R. Prakash, M. S. R. Rao, R. Gopalan, and G. Sundararajan, J. Phys. Chem. C, 122, 28717 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  12. W. Li, A. Dolocan, P. Oh, H. Celio, S. Park, J. Cho, and A. Manthiram, Nat. Commun., 8, 14589 (2017).

    Article  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  13. D. M. Seo, S. Reininger, M. Kutcher, K. Redmond, W. B. Euler, and B. L. Lucht, J. Phys. Chem. C, 119, 14038 (2015).

    Article  CAS  Google Scholar 

  14. S. Yanase and T. Oi, J. Nucl. Sci. Technol., 39, 1060 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  15. Y. Matsuda, T. Fukushima, H. Hashimoto, and R. Arakawa, J. Electrochem. Soc., 149, A1045 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  16. O. O. Postupna, Y. V. Kolesnik, O. N. Kalugin, and O. V. Prezhdo, J. Phys. Chem. B, 115, 14563 (2011).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  17. M. Takeuchi, N. Matubayasi, Y. Kameda, B. Minofar, S.-i. Ishiguro, and Y. Umebayashi, J. Phys. Chem. B, 116, 6476 (2012).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  18. A. von Cresce and K. Xu, Electrochem. Solid State Lett., 14, A154 (2011).

    Article  CAS  Google Scholar 

  19. K. Xu, Y. Lam, S. S. Zhang, T. R. Jow, and T. B. Curtis, J. Phys. Chem. C, 111, 7411 (2007).

    Article  CAS  Google Scholar 

  20. X. Bogle, R. Vazquez, S. Greenbaum, A. v. W. Cresce, and K. Xu, J. Phys. Chem. Lett., 4, 1664 (2013).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  21. R. G. Linford, Electrochemical Science and Technology of Polymers, Elsevier Applied Science, London, 1990.

    Google Scholar 

  22. L. Smith and B. Dunn, Science, 350, 918 (2015).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  23. Z. Hai and S. Zhuiykov, Adv. Mater. Interfaces, 5, 1701385 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  24. M. S. Whittingham, Science, 192, 1126 (1976).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  25. F. R. Gamble, J. H. Osiecki, M. Cais, R. Pisharody, F. J. DiSalvo, and T. H. Geballe, Science, 174, 493 (1971).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  26. E. A. Suslov, O. V. Bushkova, E. A. Sherstobitova, O. G. Reznitskikh, and A. N. Titov, Ionics, 22, 503 (2016).

    Article  CAS  Google Scholar 

  27. K. Mizushima, P. C. Jones, P. J. Wiseman, and J. B. Goodenough, Mater. Res. Bull., 15, 783 (1980).

    Article  CAS  Google Scholar 

  28. C. Zhan, T. Wu, J. Lu, and K. Amine, Energy Environ. Sci., 11, 243 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  29. E. M. Erickson, F. Schipper, T. R. Penki, J. Y. Shin, C. Erk, F. F. Chesneau, B. Markovsky, and D. Aurbach, J. Electrochem. Soc., 164, A6341 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  30. F. Lin, I. M. Markus, D. Nordlund, T.-C. Weng, M. D. Asta, H. L. Xin, and M. M. Doeff, Nat. Commun., 5, 3529 (2014).

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  31. E. Zhao, L. Fang, M. Chen, D. Chen, Q. Huang, Z. Hu, Q.-b. Yan, M. Wu, and X. Xiao, J. Mater. Chem. A, 5, 1679 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  32. H. Kim, S. Lee, H. Cho, J. Kim, J. Lee, S. Park, S. H. Joo, S. H. Kim, Y.-G. Cho, H.-K. Song, S. K. Kwak, and J. Cho, Adv. Mater., 28, 4705 (2016).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  33. I. H. Son, J. H. Park, S. Kwon, J. Mun, and J. W. Choi, Chem. Mater., 27, 7370 (2015).

    Article  CAS  Google Scholar 

  34. X. Li, J. Liu, M. N. Banis, A. Lushington, R. Li, M. Cai, and X. Sun, Energy Environ. Sci., 7, 768 (2014).

    Article  CAS  Google Scholar 

  35. S. Kalluri, H. Cha, J. Kim, H. Lee, H. Jang, and J. Cho, Adv. Sci., 7, 1902844 (2020).

    Article  CAS  Google Scholar 

  36. J. Kim, H. Cha, H. Lee, P. Oh, and J. Cho, Batteries Supercaps, 3, 309 (2020).

    Article  CAS  Google Scholar 

  37. J. Zhao, W. Zhang, A. Huq, S. T. Misture, B. Zhang, S. Guo, L. Wu, Y. Zhu, Z. Chen, K. Amine, F. Pan, J. Bai, and F. Wang, Adv. Energy Mater., 7, 1601266 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  38. J. Kim, H. Lee, H. Cha, M. Yoon, M. Park, and J. Cho, Adv. Energy Mater., 8, 1702028 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  39. K.-J. Park, J.-Y. Hwang, H.-H. Ryu, F. Maglia, S.-J. Kim, P. Lamp, C. S. Yoon, and Y.-K. Sun, ACS Energy Lett., 4, 1394 (2019).

    Article  CAS  Google Scholar 

  40. X. Li, Y. Qiao, S. Guo, Z. Xu, H. Zhu, X. Zhang, Y. Yuan, P. He, M. Ishida, and H. Zhou, Adv. Mater., 30, 1705197 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  41. K. Luo, M. R. Roberts, R. Hao, N. Guerrini, D. M. Pickup, Y.-S. Liu, K. Edström, J. Guo, A. V. Chadwick, L. C. Duda, and P. G. Bruce, Nat. Chem., 8, 684 (2016).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  42. D.-H. Seo, J. Lee, A. Urban, R. Malik, S. Kang, and G. Ceder, Nat. Chem., 8, 692 (2016).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  43. S. Myeong, W. Cho, W. Jin, J. Hwang, M. Yoon, Y. Yoo, G. Nam, H. Jang, J.-G. Han, N.-S. Choi, M. G. Kim, and J. Cho, Nat. Commun., 9, 3285 (2018).

    Article  PubMed  PubMed Central  CAS  Google Scholar 

  44. Y. Liu, X. Fan, Z. Zhang, H.-H. Wu, D. Liu, A. Dou, M. Su, Q. Zhang, and D. Chu, ACS Sustain. Chem. Eng., 7, 2225 (2019).

    Article  CAS  Google Scholar 

  45. S. Hu, Y. Li, Y. Chen, J. Peng, T. Zhou, W. K. Pang, C. Didier, V. K. Peterson, H. Wang, Q. Li, and Z. Guo, Adv. Energy Mater., 9, 1901795 (2019).

    Article  CAS  Google Scholar 

  46. H. Z. Zhang, Q. Q. Qiao, G. R. Li, and X. P. Gao, J. Mater. Chem. A, 2, 7454 (2014).

    Article  CAS  Google Scholar 

  47. Z. Liu, Z. Zhang, Y. Liu, L. Li, and S. Fu, Solid State Ion., 332, 47 (2019).

    Article  CAS  Google Scholar 

  48. Y. Xu, E. Hu, F. Yang, J. Corbett, Z. Sun, Y. Lyu, X. Yu, Y. Liu, X.-Q. Yang, and H. Li, Nano Energy, 28, 164 (2016).

    Article  CAS  Google Scholar 

  49. B. Li, R. Shao, H. Yan, L. An, B. Zhang, H. Wei, J. Ma, D. Xia, and X. Han, Adv. Funct. Mater., 26, 1330 (2016).

    Article  CAS  Google Scholar 

  50. Y.-L. Shi, M.-F. Shen, S.-D. Xu, Q.-C. Zhuang, L. Jiang, and Y.-H. Qiang, Solid State Ion., 222–223, 23 (2012).

    Article  CAS  Google Scholar 

  51. X. Wang, W. Gu, J. T. Lee, N. Nitta, J. Benson, A. Magasinski, M. W. Schauer, and G. Yushin, Small, 11, 5164 (2015).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  52. A. J. Gmitter, F. Badway, S. Rangan, R. A. Bartynski, A. Halajko, N. Pereira, and G. G. Amatucci, J. Mater. Chem., 20, 4149 (2010).

    Article  CAS  Google Scholar 

  53. W. Gu, A. Magasinski, B. Zdyrko, and G. Yushin, Adv. Energy Mater., 5, 1401148 (2015).

    Article  CAS  Google Scholar 

  54. C. Villa, S. Kim, Y. Lu, V. P. Dravid, and J. Wu, ACS Appl. Mater. Interfaces, 11, 647 (2019).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  55. E. Zhao, O. Borodin, X. Gao, D. Lei, Y. Xiao, X. Ren, W. Fu, A. Magasinski, K. Turcheniuk, and G. Yushin, Adv. Energy Mater., 8, 1800721 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  56. J. Chun, C. Jo, S. Sahgong, M. G. Kim, E. Lim, D. H. Kim, J. Hwang, E. Kang, K. A. Ryu, Y. S. Jung, Y. Kim, and J. Lee, ACS Appl. Mater. Interfaces, 8, 35180 (2016).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  57. F. Wang, S.-W. Kim, D.-H. Seo, K. Kang, L. Wang, D. Su, J. J. Vajo, J. Wang, and J. Graetz, Nat. Commun., 6, 6668 (2015).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  58. X. Fan, E. Hu, X. Ji, Y. Zhu, F. Han, S. Hwang, J. Liu, S. Bak, Z. Ma, T. Gao, S.-C. Liou, J. Bai, X.-Q. Yang, Y. Mo, K. Xu, D. Su, and C. Wang, Nat. Commun., 9, 2324 (2018).

    Article  PubMed  PubMed Central  CAS  Google Scholar 

  59. S. Bai, Y. Sun, J. Yi, Y. He, Y. Qiao, and H. Zhou, Joule, 2, 2117 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  60. M. Wu, Y. Wang, W. Wu, C. Hu, X. Wang, J. Zheng, Z. Li, B. Jiang, and J. Qiu, Carbon, 78, 480 (2014).

    Article  CAS  Google Scholar 

  61. Y. Wen, K. He, Y. Zhu, F. Han, Y. Xu, I. Matsuda, Y. Ishii, J. Cumings, and C. Wang, Nat. Commun., 5, 4033 (2014).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  62. D. S. Kim, Y. E. Kim, and H. Kim, J. Power Sources, 422, 18 (2019).

    Article  CAS  Google Scholar 

  63. Y. S. Park, T. W. Lee, M. S. Shin, S. H. Lim, and S. M. Lee, J. Electrochem. Soc., 163, A3078 (2016).

    Article  CAS  Google Scholar 

  64. M.-S. Park, J. Lee, J.-W. Lee, K. J. Kim, Y.-N. Jo, S.-G. Woo, and Y.-J. Kim, Carbon, 62, 278 (2013).

    Article  CAS  Google Scholar 

  65. S. J. An, J. L. Li, Y. Sheng, C. Daniel, and D. L. Wood, J. Electrochem. Soc., 163, A2866 (2016).

    Article  CAS  Google Scholar 

  66. M. Yoshio, H. Wang, and K. Fukuda, Angew. Chem. Int. Ed., 42, 4203 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  67. G. Song, J. Ryu, S. Ko, B. M. Bang, S. Choi, M. Shin, S.-Y. Lee, and S. Park, Chem. Asian J., 11, 1711 (2016).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  68. J. Kim, K. Park, H. Woo, B. Gil, Y.-S. Park, I. S. Kim, and B. Park, Electrochim. Acta, 326, 134993 (2019).

    Article  CAS  Google Scholar 

  69. C. Shen, G. Hu, L.-Z. Cheong, S. Huang, J.-G. Zhang, and D. Wang, Small Methods, 2, 1700298 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  70. E. Buiel and J. R. Dahn, Electrochim. Acta, 45, 121 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  71. J. R. Dahn, T. Zheng, Y. Liu, and J. S. Xue, Science, 270, 590 (1995).

    Article  CAS  Google Scholar 

  72. Y. Liu, J. S. Xue, T. Zheng, and J. R. Dahn, Carbon, 34, 193 (1996).

    Article  CAS  Google Scholar 

  73. J. Ryu, D. Hong, S. Shin, W. Choi, A. Kim, and S. Park, J. Mater. Chem. A, 5, 15828 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  74. X. Zhang, C. Fan, and S. Han, J. Mater. Sci., 52, 10418 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  75. Y. Shen, J. Qian, H. Yang, F. Zhong, and X. Ai, Small, 16, 1907602 (2020).

    Article  CAS  Google Scholar 

  76. S.-H. Bae, K. Karthikeyan, Y.-S. Lee, and I.-K. Oh, Carbon, 64, 527 (2013).

    Article  CAS  Google Scholar 

  77. P. Poizot, S. Laruelle, S. Grugeon, L. Dupont, and J. M. Tarascon, Nature, 407, 496 (2000).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  78. Y. Lu, L. Yu, and X. W. Lou, Chem, 4, 972 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  79. M. N. Obrovac, and V. L. Chevrier, Chem. Rev., 114, 11444 (2014).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  80. J. W. Choi and D. Aurbach, Nat. Rev. Mater., 1, 16013 (2016).

    Article  CAS  Google Scholar 

  81. J. Ryu, J. H. Seo, G. Song, K. Choi, D. Hong, C. Wang, H. Lee, J. H. Lee, and S. Park, Nat. Commun., 10, 2351 (2019).

    Article  PubMed  PubMed Central  CAS  Google Scholar 

  82. J. Ryu, T. Chen, T. Bok, G. Song, J. Ma, C. Hwang, L. Luo, H.-K. Song, J. Cho, C. Wang, S. Zhang, and S. Park, Nat. Commun., 9, 2924 (2018).

    Article  PubMed  PubMed Central  CAS  Google Scholar 

  83. G. Song, J. Y. Cheong, C. Kim, L. Luo, C. Hwang, S. Choi, J. Ryu, S. Kim, W.-J. Song, H.-K. Song, C. Wang, I.-D. Kim, and S. Park, Nat. Commun., 10, 2364 (2019).

    Article  PubMed  PubMed Central  CAS  Google Scholar 

  84. N. Liu, Z. Lu, J. Zhao, M. T. McDowell, H.-W. Lee, W. Zhao, and Y. Cui, Nat. Nanotechnol., 9, 187 (2014).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  85. S. Choi, J. Kim, N.-S. Choi, M. G. Kim, and S. Park, ACS Nano, 9, 2203 (2015).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  86. S. Choi, J. Kim, D. Y. Hwang, H. Park, J. Ryu, S. K. Kwak, and S. Park, Nano Lett., 16, 1179 (2016).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  87. S. Choi, Y.-G. Cho, J. Kim, N.-S. Choi, H.-K. Song, G. Wang, and S. Park, Small, 13, 1603045 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  88. C. Hwang, S. Choi, G. Y. Jung, J. Yang, S. K. Kwak, S. Park, and H.-K. Song, Electrochim. Acta, 252, 25 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  89. T. Yoon, G. Song, Ahmad M. Harzandi, M. Ha, S. Choi, S. Shadman, J. Ryu, T. Bok, S. Park, and K. S. Kim, J. Mater. Chem. A, 6, 15961 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  90. C. K. Chan, H. Peng, G. Liu, K. McIlwrath, X. F. Zhang, R. A. Huggins, and Y. Cui, Nat. Nanotechnol., 3, 31 (2008).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  91. G. Song, J. Ryu, J. C. Kim, J. H. Lee, S. Kim, C. Wang, S. K. Kwak, and S. Park, Commun. Chem., 1, 42 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  92. T. Yoon, T. Bok, C. Kim, Y. Na, S. Park, and K. S. Kim, ACS Nano, 11, 4808 (2017).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  93. J. Ryu, D. Hong, M. Shin, and S. Park, ACS Nano, 10, 10589 (2016).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  94. B. Wang, J. Ryu, S. Choi, X. Zhang, D. Pribat, X. Li, L. Zhi, S. Park, and R. S. Ruoff, ACS Nano, 13, 2307 (2019).

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  95. J. Ryu, D. Hong, S. Choi, and S. Park, ACS Nano, 10, 2843 (2016).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  96. D. Hong, J. Ryu, S. Shin, and S. Park, J. Mater. Chem. A, 5, 2095 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  97. H. Park, S. Choi, S.-J. Lee, Y.-G. Cho, G. Hwang, H.-K. Song, N.-S. Choi, and S. Park, Nano Energy, 26, 192 (2016).

    Article  CAS  Google Scholar 

  98. Y. An, Y. Tian, H. Wei, B. Xi, S. Xiong, J. Feng, and Y. Qian, Adv. Funct. Mater., 30, 1908721 (2020).

    Article  CAS  Google Scholar 

  99. X. Ding and Y. Wang, Electrochim. Acta, 329, 134975 (2020).

    Article  CAS  Google Scholar 

  100. H. Wu, G. Yu, L. Pan, N. Liu, M. T. McDowell, Z. Bao, and Y. Cui, Nat. Commun., 4, 1943 (2013).

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  101. S. Choi, T.-W. Kwon, A. Coskun, and J. W. Choi, Science, 357, 279 (2017).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  102. C. Wang, H. Wu, Z. Chen, M. T. McDowell, Y. Cui, and Z. Bao, Nat. Chem., 5, 1042 (2013).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  103. J. Ryu, S. Kim, J. Kim, S. Park, S. Lee, S. Yoo, J. Kim, N.-S. Choi, J.-H. Ryu, and S. Park, Adv. Funct. Mater., 30, 1908433 (2020).

    Article  CAS  Google Scholar 

  104. J. Ryu, D. Hong, H.-W. Lee, and S. Park, Nano Res., 10, 3970 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  105. J. Ryu, T. Bok, S. Kim, and S. Park, ChemNanoMat, 4, 319 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  106. X.-B. Cheng, R. Zhang, C.-Z. Zhao, and Q. Zhang, Chem. Rev., 117, 10403 (2017).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  107. A. Jana and R. E. García, Nano Energy, 41, 552 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  108. Y. He, X. Ren, Y. Xu, M. H. Engelhard, X. Li, J. Xiao, J. Liu, J.-G. Zhang, W. Xu, and C. Wang, Nat. Nanotechnol., 14, 1042 (2019).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  109. K. Yan, Z. Lu, H.-W. Lee, F. Xiong, P.-C. Hsu, Y. Li, J. Zhao, S. Chu, and Y. Cui, Nat. Energy, 1, 16010 (2016).

    Article  CAS  Google Scholar 

  110. X.-B. Cheng, M.-Q. Zhao, C. Chen, A. Pentecost, K. Maleski, T. Mathis, X.-Q. Zhang, Q. Zhang, J. Jiang, and Y. Gogotsi, Nat. Commun., 8, 336 (2017).

    Article  PubMed  PubMed Central  CAS  Google Scholar 

  111. H. Zhou, S. Yu, H. Liu, and P. Liu, J. Power Sources, 450, 227632 (2020).

    Article  CAS  Google Scholar 

  112. D. Lin, Y. Liu, and Y. Cui, Nat. Nanotechnol., 12, 194 (2017).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  113. W. Liu, D. Lin, A. Pei, and Y. Cui, J. Am. Chem. Soc., 138, 15443 (2016).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  114. F. Liu, Q. Xiao, H. B. Wu, L. Shen, D. Xu, M. Cai, and Y. Lu, Adv. Energy Mater., 8, 1701744 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  115. C. Niu, H. Pan, W. Xu, J. Xiao, J.-G. Zhang, L. Luo, C. Wang, D. Mei, J. Meng, X. Wang, Z. Liu, L. Mai, and J. Liu, Nat. Nanotechnol., 14, 594 (2019).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  116. D. Hong, Y. Choi, J. Ryu, J. Mun, W. Choi, M. Park, Y. Lee, N.-S. Choi, G. Lee, B.-S. Kim, and S. Park, J. Mater. Chem. A, 7, 20325 (2019).

    Article  CAS  Google Scholar 

  117. J. Zheng, M. H. Engelhard, D. Mei, S. Jiao, B. J. Polzin, J.-G. Zhang, and W. Xu, Nat. Energy, 2, 17012 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  118. J. Liang, Q. Chen, X. Liao, P. Yao, B. Zhu, G. Lv, X. Wang, X. Chen, and J. Zhu, Angew. Chem. Int. Ed., 59, 6561 (2020).

    Article  CAS  Google Scholar 

  119. Y.-G. Lee, S. Fujiki, C. Jung, N. Suzuki, N. Yashiro, R. Omoda, D.-S. Ko, T. Shiratsuchi, T. Sugimoto, S. Ryu, J. H. Ku, T. Watanabe, Y. Park, Y. Aihara, D. Im, and I. T. Han, Nat. Energy, 5, 299 (2020).

    Article  CAS  Google Scholar 

  120. Z. Zhang, L. Hu, H. Wu, W. Weng, M. Koh, P. C. Redfern, L. A. Curtiss, and K. Amine, Energy Environ. Sci., 6, 1806 (2013).

    Article  CAS  Google Scholar 

  121. M. Nagahama, N. Hasegawa, and S. Okada, J. Electrochem. Soc., 157, A748 (2010).

    Article  CAS  Google Scholar 

  122. Y. Xu, L. Wan, J. Liu, L. Zeng, and Z. Yang, J. Alloy. Compd, 698, 207 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  123. F. Wu, J. Xiang, L. Li, J. Chen, G. Tan, and R. Chen, J. Power Sources, 202, 322 (2012).

    Article  CAS  Google Scholar 

  124. L. Xue, K. Ueno, S.-Y. Lee, and C. A. Angell, J. Power Sources, 262, 123 (2014).

    Article  CAS  Google Scholar 

  125. G. Yan, X. Li, Z. Wang, H. Guo, W. Peng, Q. Hu, and J. Wang, J. Solid State Electrochem., 21, 1589 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  126. M. Xu, L. Zhou, Y. Dong, Y. Chen, J. Demeaux, A. D. MacIntosh, A. Garsuch, and B. L. Lucht, Energy Environ. Sci., 9, 1308 (2016).

    Article  CAS  Google Scholar 

  127. A. Abouimrane, S. A. Odom, H. Tavassol, M. V. Schulmerich, H. M. Wu, R. Bhargava, A. A. Gewirth, J. S. Moore, and K. Amine, J. Electrochem. Soc., 160, A268 (2013).

    Article  CAS  Google Scholar 

  128. X. Wang, X. Zheng, Y. Liao, Q. Huang, L. Xing, M. Xu, and W. Li, J. Power Sources, 338, 108 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  129. J. Zhang, J. Wang, J. Yang, and Y. NuLi, Electrochim. Acta, 117, 99 (2014).

    Article  CAS  Google Scholar 

  130. T. Yang, H. Zeng, W. Wang, X. Zhao, W. Fan, C. Wang, X. Zuo, R. Zeng, and J. Nan, J. Mater. Chem. A, 7, 8292 (2019).

    Article  CAS  Google Scholar 

  131. J. Liu, X. Song, L. Zhou, S. Wang, W. Song, W. Liu, H. Long, L. Zhou, H. Wu, C. Feng, and Z. Guo, Nano Energy, 46, 404 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  132. J. Wang, Y. Yamada, K. Sodeyama, C. H. Chiang, Y. Tateyama, and A. Yamada, Nat. Commun., 7, 12032 (2016).

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  133. J. Alvarado, M. A. Schroeder, M. Zhang, O. Borodin, E. Gobrogge, M. Olguin, M. S. Ding, M. Gobet, S. Greenbaum, Y. S. Meng, and K. Xu, Mater. Today, 21, 341 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  134. C.-C. Su, M. He, P. C. Redfern, L. A. Curtiss, I. A. Shkrob, and Z. Zhang, Energy Environ. Sci., 10, 900 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  135. L. Imholt, S. Röser, M. Börner, B. Streipert, B. R. Rad, M. Winter, and I. Cekic-Laskovic, Electrochim. Acta, 235, 332 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  136. J. Li, L. Zhang, L. Yu, W. Fan, Z. Wang, X. Yang, Y. Lin, L. Xing, M. Xu, and W. Li, J. Phys. Chem. C, 120, 26899 (2016).

    Article  CAS  Google Scholar 

  137. V. Borgel, E. Markevich, D. Aurbach, G. Semrau, and M. Schmidt, J. Power Sources, 189, 331 (2009).

    Article  CAS  Google Scholar 

  138. X.-G. Sun and S. Dai, Electrochim. Acta, 55, 4618 (2010).

    Article  CAS  Google Scholar 

  139. S. Chen, J. Zheng, D. Mei, K. S. Han, M. H. Engelhard, W. Zhao, W. Xu, J. Liu, and J.-G. Zhang, Adv. Mater., 30, 1706102 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  140. X. Ren, L. Zou, X. Cao, M. H. Engelhard, W. Liu, S. D. Burton, H. Lee, C. Niu, B. E. Matthews, Z. Zhu, C. Wang, B. W. Arey, J. Xiao, J. Liu, J.-G. Zhang, and W. Xu, Joule, 3, 1662 (2019).

    Article  CAS  Google Scholar 

  141. X. Ren, S. Chen, H. Lee, D. Mei, M. H. Engelhard, S. D. Burton, W. Zhao, J. Zheng, Q. Li, M. S. Ding, M. Schroeder, J. Alvarado, K. Xu, Y. S. Meng, J. Liu, J.-G. Zhang, and W. Xu, Chem, 4, 1877 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  142. X. Dong, Z. Guo, Z. Guo, Y. Wang, and Y. Xia, Joule, 2, 902 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  143. C.-Y. Wang, G. Zhang, S. Ge, T. Xu, Y. Ji, X.-G. Yang, and Y. Leng, Nature, 529, 515 (2016).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  144. C. K. Huang, J. S. Sakamoto, J. Wolfenstine, and S. Surampudi, J. Electrochem. Soc., 147, 2893 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  145. H. P. Lin, D. Chua, M. Salomon, H. C. Shiao, M. Hendrickson, E. Plichta, and S. Slane, Electrochem. Solid State Lett., 4, A71 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  146. S. S. Zhang, K. Xu, and T. R. Jow, Electrochim. Acta, 48, 241 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  147. X.-Z. Liao, Z.-F. Ma, Q. Gong, Y.-S. He, L. Pei, and L.-J. Zeng, Electrochem. Commun., 10, 691 (2008).

    Article  CAS  Google Scholar 

  148. S. S. Zhang, Electrochem. Commun., 8, 1423 (2006).

    Article  CAS  Google Scholar 

  149. S. Li, X. Li, J. Liu, Z. Shang, and X. Cui, Ionics, 21, 901 (2015).

    Article  CAS  Google Scholar 

  150. M. C. Smart, B. V. Ratnakumar, L. D. Whitcanack, K. B. Chin, S. Surampudi, H. Croft, D. Tice, and R. Staniewicz, J. Power Sources, 119–121, 349 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  151. T. R. Jow, M. S. Ding, K. Xu, S. S. Zhang, J. L. Allen, K. Amine, and G. L. Henriksen, J. Power Sources, 119–121, 343 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  152. M. C. Smart, B. V. Ratnakumar, K. B. Chin, and L. D. Whitcanack, J. Electrochem. Soc., 157, A1361 (2010).

    Article  CAS  Google Scholar 

  153. S. V. Sazhin, M. Y. Khimchenko, Y. N. Tritenichenko, and H. S. Lim, J. Power Sources, 87, 112 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  154. H. C. Shiao, D. Chua, H.-p. Lin, S. Slane, and M. Salomon, J. Power Sources, 87, 167 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  155. S. S. Zhang, K. Xu, and T. R. Jow, J. Power Sources, 159, 702 (2006).

    Article  CAS  Google Scholar 

  156. R. Petibon, C. P. Aiken, L. Ma, D. Xiong, and J. R. Dahn, Electrochim. Acta, 154, 287 (2015).

    Article  CAS  Google Scholar 

  157. X. Dong, Y. Lin, P. Li, Y. Ma, J. Huang, D. Bin, Y. Wang, Y. Qi, and Y. Xia, Angew. Chem. Int. Ed,, 58, 5623 (2019).

    Article  CAS  Google Scholar 

  158. Q. Li, S. Jiao, L. Luo, M. S. Ding, J. Zheng, S. S. Cartmell, C.-M. Wang, K. Xu, J.-G. Zhang, and W. Xu, ACS Appl. Mater. Interfaces, 9, 18826 (2017).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  159. M. C. Smart, B. L. Lucht, S. Dalavi, F. C. Krause, and B. V. Ratnakumar, J. Electrochem. Soc., 159, A739 (2012).

    Article  CAS  Google Scholar 

  160. C. S. Rustomji, Y. Yang, T. K. Kim, J. Mac, Y. J. Kim, E. Caldwell, H. Chung, and Y. S. Meng, Science, 356, eaal4263 (2017).

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  161. H. Li, Joule, 3, 911 (2019).

    Article  CAS  Google Scholar 

  162. S. Chen, C. Niu, H. Lee, Q. Li, L. Yu, W. Xu, J.-G. Zhang, E. J. Dufek, M. S. Whittingham, S. Meng, J. Xiao, and J. Liu, Joule, 3, 1094 (2019).

    Article  CAS  Google Scholar 

  163. Y. Liu, Y. Zhu, and Y. Cui, Nat. Energy, 4, 540 (2019).

    Article  Google Scholar 

  164. M. Keyser, A. Pesaran, Q. Li, S. Santhanagopalan, K. Smith, E. Wood, S. Ahmed, I. Bloom, E. Dufek, M. Shirk, A. Meintz, C. Kreuzer, C. Michelbacher, A. Burnham, T. Stephens, J. Francfort, B. Carlson, J. Zhang, R. Vijayagopal, K. Hardy, F. Dias, M. Mohanpurkar, D. Scoffield, A. N. Jansen, T. Tanim, and A. Markel, J. Power Sources, 367, 228 (2017).

    Article  CAS  Google Scholar 

  165. Q. Pang, X. Liang, C. Y. Kwok, and L. F. Nazar, Nat. Energy, 1, 16132 (2016).

    Article  CAS  Google Scholar 

  166. W. Xue, Z. Shi, L. Suo, C. Wang, Z. Wang, H. Wang, K. P. So, A. Maurano, D. Yu, Y. Chen, L. Qie, Z. Zhu, G. Xu, J. Kong, and J. Li, Nat. Energy, 4, 374 (2019).

    Article  CAS  Google Scholar 

  167. X. Li, M. Banis, A. Lushington, X. Yang, Q. Sun, Y. Zhao, C. Liu, Q. Li, B. Wang, W. Xiao, C. Wang, M. Li, J. Liang, R. Li, Y. Hu, L. Goncharova, H. Zhang, T.-K. Sham, and X. Sun, Nat. Commun., 9, 4509 (2018).

    Article  PubMed  PubMed Central  CAS  Google Scholar 

  168. S. Li, Z. Han, W. Hu, L. Peng, J. Yang, L. Wang, Y. Zhang, B. Shan, and J. Xie, Nano Energy, 60, 153 (2019).

    Article  CAS  Google Scholar 

  169. K. Xu, X. Liu, J. Liang, J. Cai, K. Zhang, Y. Lu, X. Wu, M. Zhu, Y. Liu, Y. Zhu, G. Wang, and Y. Qian, ACS Energy Lett., 3, 420 (2018).

    Article  CAS  Google Scholar 

  170. S. Randau, D. A. Weber, O. Kötz, R. Koerver, P. Braun, A. Weber, E. Ivers-Tiffée, T. Adermann, J. Kulisch, W. G. Zeier, F. H. Richter, and J. Janek, Nat. Energy, 5, 259 (2020).

    Article  CAS  Google Scholar 

  171. Q. Zhao, S. Stalin, C.-Z. Zhao, and L. A. Archer, Nat. Rev. Mater., 5, 229 (2020).

    Article  CAS  Google Scholar 

  172. H. Lee, P. Oh, J. Kim, H. Cha, S. Chae, S. Lee, and J. Cho, Adv. Mater., 31, 1900376 (2019).

    Article  CAS  Google Scholar 

  173. J. A. Read, A. V. Cresce, M. H. Ervin, and K. Xu, Energy Environ. Sci., 7, 617 (2014).

    Article  CAS  Google Scholar 

  174. X. Zhang, Y. Tang, F. Zhang, and C.-S. Lee, Adv. Energy Mater., 6, 1502588 (2016).

    Article  CAS  Google Scholar 

  175. S. Rothermel, P. Meister, G. Schmuelling, O. Fromm, H.-W. Meyer, S. Nowak, M. Winter, and T. Placke, Energy Environ. Sci., 7, 3412 (2014).

    Article  CAS  Google Scholar 

  176. X. Han, G. Xu, Z. Zhang, X. Du, P. Han, X. Zhou, G. Cui, and L. Chen, Adv. Energy Mater., 9, 1804022 (2019).

    Article  CAS  Google Scholar 

  177. M. L. Aubrey and J. R. Long, J. Am. Chem. Soc., 137, 13594 (2015).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  178. I. A. Rodríguez-Pérez, C. Bommier, D. D. Fuller, D. P. Leonard, A. G. Williams, and X. Ji, ACS Appl. Mater. Interfaces, 10, 43311 (2018).

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  179. Y.-K. Sun, Z. Chen, H.-J. Noh, D.-J. Lee, H.-G. Jung, Y. Ren, S. Wang, C. S. Yoon, S.-T. Myung, and K. Amine, Nat. Mater., 11, 942 (2012).

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

Download references

Acknowledgment

This work was supported by the National Research Foundation of Korea (NRF) grants funded by the Korea government (Ministry of Science and ICT) (No. 2019R1A2C2084149).

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding authors

Correspondence to Jaegeon Ryu or Soojin Park.

Additional information

Publisher’s Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

Choi, S., Kang, J., Ryu, J. et al. Revisiting Classical Rocking Chair Lithium-Ion Battery. Macromol. Res. 28 (Suppl 1), 1175–1191 (2020). https://doi.org/10.1007/s13233-020-8175-0

Download citation

  • Received:

  • Revised:

  • Accepted:

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s13233-020-8175-0

Keywords

Navigation