Insertion Electrode Materials for Rechargeable Lithium Batteries

Abstract

The performance and safety of rechargeable batteries depend strongly on the materials used. Lithium insertion materials suitable for negative and positive insertion electrodes are reviewed. Future trends, such as alternative materials for achieving higher specific charges—the Figure shows a scheme for reversible lithium storage in a high specific charge carbonaceous material—are discussed.

Critical Insight into the Relentless Progression Toward Graphene and Graphene‐Containing Materials for Lithium‐Ion Battery Anodes

“…Interestingly, the authors showed that most of the Li ions were inserted at potentials >0.5 V vs Li/Li + without any distinguishable plateau, similarly to the well-known "hard carbons". [ 30 ] However, the deinsertion took place at much higher voltages (with more than 80% of capacity delivered between 1 and 3.5 V vs Li/Li + ), resembling the behavior of H-rich carbons [ 30,31 ] (similarly to the previously described Figure 2 , profi le e). Furthermore the authors noticed that, upon manipulations (e.g., electrode manufacture), the layered structure of graphene tended to reassemble and restack, thus, unfavorably affecting the lithium-ion storage properties.…”

Materiais para cátodos de baterias secundárias de lítio

“…vêm sendo extensivamente estudadas, com resultados superiores aos ânodos de grafite litiado, além da vantagem adicional de ausência da co-intercalação de solvente 21 . Entretanto, devido à menor capacidade de carga, e pior performance durante os ciclos de carregamento/descarregamento, esses materiais vêm sendo preteridos aos materiais carbonáceos anódicos 8 .…”

“…Assim, não surpreendentemente, entre os mais estudados dispositivos secundários de alta densidade de energia estão os que utilizam o lítio. Aspectos científicos relacionados aos eletrodos utilizados em baterias secundárias de lítio foram recentemente discutidos em uma extensa revisão 8 .…”

“…Mesmo considerando-se apenas os eletrodos positivos, em detrimento à tentativa de cobrir todos os materiais, procurou-se enfatizar somente os mais extensivamente estudados. Classes como a dos hospedeiros unidimensionais que utilizam metais de transição e tricalcogenetos (como TiS 3 e NbS 3 ), por exemplo, não são apresentadas e leitores interessados são remetidos à literatura disponível [8][9][10][11] . Por último, ao lado das considerações finais serão discutidas algumas perspectivas na utilização dos materiais catódicos empregados em dispositivos práticos.…”

“…Assim, não surpreendentemente, entre os mais estudados dispositivos secundários de alta densidade de energia estão os que utilizam o lítio. Aspectos científicos relacionados aos eletrodos utilizados em baterias secundárias de lítio foram recentemente discutidos em uma extensa revisão 8 .O objetivo do presente artigo de revisão é discutir o estado da arte dos materiais catódicos ulizados em dispositivos secundários de lítio. A abordagem segue uma distribuição sistemática dos materiais catódicos mais comuns em classes, nas quais são discutidas as propriedades fundamentais frente à sua aplicação específica.…”