SCOPUS
SCIE
Rational design of oxide/carbon composites to achieve superior rate-capability <i>via</i> enhanced lithium-ion transport across carbon to oxide
저자
Jeong, Jun Hui ; Kim, Myeong-Seong ; Choi, Yeon Jun ; Lee, Geon-Woo ; Park, Byung Hoon ; Lee, Suk-Woo ; Roh, Kwang Chul ; Kim, Kwang-Bum
발행기관
학술지명
Journal of materials chemistry. A, Materials for energy and sustainability
권호사항
발행연도
2018
작성언어
-등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
6033-6044(12쪽)
제공처
<P>Coating oxides with conductive carbon is a widely used strategy to improve the rate capability of oxides by enhancing their electronic conductivity. However, there is a growing concern that a carbon layer may hinder lithium-ion transport to oxides, thus limiting the rate capability. Nonetheless, this issue has not yet been thoroughly investigated, and whether lithium-ion transport across a carbon layer does indeed limit the rate capability remains unclear. To single out the effect of lithium-ion transport across a carbon layer on the rate capability, we propose the rational design and synthesis of nano-perforated graphene (NPG)-wrapped oxide composites using commercial Li4Ti5O12 (LTO) and LiFePO4 (both with a particle diameter of ∼70 nm), wherein the NPG has nano-perforations on the basal plane of graphene. As the number of nano-perforations in the composites increases, the rate capability significantly increases. For example, NPG-wrapped LTO shows a specific capacity of 117.9 mA h g<SUP>−1</SUP> at 100C and could be stably charged-discharged even at 300C. The excellent rate capability is mainly due to the enhancement of lithium-ion transport through the nano-perforations of NPG. Cyclic voltammetry and impedance analyses reveal that the improved rate capability of NPG-wrapped LTO is closely associated with an increase in the area of electrochemically active sites of LTO in the composite due to the enhanced lithium-ion transport through the nano-perforations of NPG, indicating that lithium-ion transport across a carbon layer could limit the rate capability of oxides coated with highly conductive carbon. These salient results will provide further impetus to the design and synthesis of novel high-rate carbon-coated oxides.</P>
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