ISSN 1608-4039 (Print)
ISSN 1680-9505 (Online)

For citation:

Skundin A. M. Lithium-ionic batteries: the modern state, problems, and outlook. Electrochemical Energetics, 2001, vol. 1, iss. 1, pp. 5-15.

This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY 4.0).
Full text:
download
(downloads: 54)
Language: 
Russian
Heading: 
Lithium electrochemical systems
Article type: 
Article
UDC: 
541.136.3

Lithium-ionic batteries: the modern state, problems, and outlook

Autors: 
Skundin Alexander Mordukhaevich, A. N. Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry RAS
Abstract: 

A modern state of developments of lithium-ion batteries, as well as their main problems and the directions of their advancing are reviewed.

Key words: 
lithium-ion battery
lithium intercalation
lithium-manganese spinels
Reference: 
  1. Nagaura Т. Tozawa K. // Progr. Batt. Solar Cells. 1990. V.9. P.209.
  2. Sony’s New Lithium lon Rechargeable Battery: Materials and Performance, JES Battery Newsletter / Eds. A. Kozawa, K. Fueki. № 5, Sept.-Oct. 1990.
  3. Nagaura Т. // 5th Int. Seminar Lith. Batt. Techn. and Appl. USA, Deerfield Beach, Fla, 1991. March 4-6. Р.255.
  4. Nagaura T. // Progr. Batt. Mat. 1991. V.10. Р.209.
  5. Dahn J.R., Fong R., Spoon M.J. // Phys. Rev. В. 1990. V.42. P.6424.
  6. Scrosati В. // J. Electrochem. Soc. 1992. V.139. Р.2776.
  7. Bittihn R., Herr R., Hoge D. //  J. Power Sources. 1993. V.43. P.223.
  8. Megahed S., Scrosati В. // J. Power Sources. 1994. V.51. P.79.
  9. Megahed S., Ebner W. // J. Power Sources. 1995. V.54. P.155.
  10. Megahed S., Scrosati В. // Interface. 1995. V.4. P.34.
  11. Scrosati В. // Nature. 1995. V.373. Р.557.
  12. Abraham K.M. / Electrochim. Acta. 1993. V.38. P.1233.
  13. Багоцкий В.С., Скундин А.М. / Электрохимия. 1995. T.31. C.342.
  14. Багоцкий В.С., Скундин А.М. / Электрохимия. 1998. Т.34. С.732.
  15. Koksbang R., Baker J., Shi Н., Saidi M.Y. // Solid State lonics. 1996. V.84. P.1.
  16. Dahn J.R., Zheng Т., Liu Y., Xue J.S. // Science. 1995. V.270. Р.590.
  17. Armstrong A.R., Bruce P.G. // Nature. 1995. V.373. P.598.
  18. Dahn J.R., von Sacken U., Juzkow M.W., Al-Janaby H. // J. Electrochem. Soc. 1991. V.138. Р.2207.
  19. Brodd R. // Interface. 1999. V.8, N 3. P.20.
  20. Stevens D.A., Dahn J.R. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. P.1271.
  21. Tarascon J.M., Guyomard D. // Electrochim. Acta. 1993. V.39 Р.1221.
  22. Guyomard D., Tarascon J.M. // Extend. Abstr. 7th Intern. Meet. Lithium Batt. Boston, 1994. P.92.
  23. Hossain S. // Extend. Abstr. Fall Meet. Electrochem. Soc. USA, Miami Beach, 1994. P.177.
  24. Broussely M., Bodet J.M., Staniewicz R.J. // Extend. Abstr. Fall Meet. Electrochem. Soc. USA, Miami Beach, 1994, P.224.
  25. Bodet J.M. et al. // Power Sources 15. Eds. A.Attewell, T.Keily. 1995. Р.221.
  26. Brandt K. // Power Sources. 1995. V.54. Р.151.
  27. Chusid O., Ein-Eli Y., Aurbach D. // J. Power Sources. 1993. V.43 Р.47.
  28. Besenhard J.O. et al. // J. Power Sources. 1993. V.44. P.413.
  29. Ein-Eli Y., Thomas S.R., Koch V.R. // J. Electrochem. Soc. 1996. V.143. P.L195.
  30. Shu Z.X., McMillan R.S., Murrary J.J., Davidson J. // J. Electrochem. Soc. 1995. V.142. P.L161.
  31. Shu Z.X., McMillan R.S., Murrary J.J., Davidson J. // J. Electrochem. Soc. 1996. V.143. Р.2230.
  32. Wang С. et al. // J. Power Sources. 1998. V.74. P.142.
  33. Shu Z.X., McMillan R.S., Murrary J.J. // J. Electrochem. Soc. 1993, V.140. P.L101.
  34. Ein-Eli Y., Thomas S.R., Koch V.R. // J. Electrochem. Soc. 1997. V.144. P.1159.
  35. Wrodnigg G.H., Wrodnigg Т.М., Besenhard J.O., Winter M. // Electrochem. Commun. 1999. V.1. P.148.
  36. Wagner M.W., Besenhard J.O., Liebenow С. // Extend. Abstr. 1977 Joint Meeting (Electrochem. Soc. and ISE) Aug. 31-Sept. 5, 1997, Paris (Vol. 97-2) Abstr. 101. P.111.
  37. Simon B., Boeuve J.P., Spigal B., Broussely M. // Extend. Abstr. 1977 Joint Meeting (Electrochem. Soc. and ISE) Aug. 31-Sept. 5, 1997, Paris (Vol. 97-2) Abstr. 156. P.184.
  38. Peled Е., Menachem C., Bar-Tow D., Melman А. // J. Electrochem. Soc. 1996. V.146. P.L4.
  39. Menachem C., Golodnitsky D., Peled Е. // Extend. Abstr. 1977 Joint Meeting (Electrochem. Soc. and ISE) Aug. 31-Sept. 5. 1997, Paris (Vol. 97-2) Abstr. 138. P.157.
  40. Ein-Eli Y., Koch V. // J. Electrochem. Soc. 1997. V.144. P.2968.
  41. Momose H. et al. // Extend. Abstr. 1977 Joint Meeting (Electrochem. Soc. and ISE) Aug. 31-Sept. 5, 1997, Paris (Vol. 97-2) Abstr. 208. P.251.
  42. Sumiya K., Sekine K., Takamura T. // Extend. Abstr. 1977 Joint Meeting (Electrochem. Soc. and ISE) Aug. 31-Sept. 5, 1997, Paris (Vol. 97-2) Abstr. 288. P.350.
  43. Yu Р., Ritter J.A., White R.E., Popov B.N. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. P.1280.
  44. Kurabayashi I., Yokoyama M., Yamashita M. // J.Power Sources. 1995. V.54. P.3.
  45. Yoshio M. et al. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. P.1245.
  46. Scott M.G., Whitehead A.H., Owen J.R. // J. Electrochem. Soc. 1998. V.145. P.1506.
  47. Billaud D., Naji A., Willmann P. // J. Chem. Soc. Chem. Comm. 1995. P.1867.
  48. Yata S. et al. // Synthetic Metals. 1994. V.62. P.153.
  49. Sato K. et al. / Science. 1994. V.264. P.556.
  50. Xue J.S., Dahn J.R . // J. Electrochem. Soc. 1995. V.142. P.3668.
  51. Sandi G., Winans R.E., Carrado K.A. // J. Electrochem. Soc. 1996. У.143. P.L95.
  52. Huang В. et al. // J. Power Sources. 1996. V.58. P.231.
  53. Mabuchi A., Tokumitsu K., Fujimoto H., Kasuch T. // J.  Electrochem. Soc. 1995. V.142. P.1041.
  54. Zheng T., Zhong Q., Dahn J.R. // J. Electrochem. Soc. 1995. V.142.PL211.
  55. Matsumura Y., Wang S., Shinohara K., Maeda Т. // Synthetic Metals. 1995. V.71. P.1757.
  56. Xing W., Xue J.S., Dahn J.R. // J. Electrochem. Soc. 1996. V.143. P.3046.
  57. Tokumitsu K., Mabuchi А., Fujimoto H., Kasuch Т. // J. Power Sources. 1995. V.54. P.444.
  58. Tokumitsu K., Mabuchi А., Fujimoto Н., Kasuch Т. // J. Electrochem. Soc. 1996. V.143. P.2235.
  59. Yu-Ping Wu et al. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1999. V.2 Р.118.
  60. Sandi G. et al. // J. Electrochem. Soc. 1999. V.146. Р.3644.
  61. Braun J., Lipka S., Kashauer R., Cao Xuejun // Extend. Abstr. 1977 Joint Meeting (Electrochem. Soc. and ISE) Aug. 31-Sept. 5, 1997, Paris (Vol. 97-2) Abstr. 148. P.172.
  62. Whitehead A.H., Eweka I.E., Owen J.R. // Extend. Abstr. 1977 Joint Meeting (Electrochem. Soc. and ISE) Aug. 31 - Sept. 5, 1997, Paris (Vol. 97-2) Abstr. 218. P.262.
  63. Xing Weibing, Dunlap R.A., Dahn J.R. // J. Electrochem. Soc. 1998. V.145. P.62.
  64. Disma F., Aymard L., Dupont L., Tarascon J.-M. // J. Electrochem. Soc. 1997. V.143. P.3959.
  65. Idota Y. et al. // Science. 1997. V.276. P.1395.
  66. Besenhard J.O., Yang J., Winter M. // J. Power Sources. 1997. V.68. Р.87.
  67. Courtney I.A., Dahn J.R. // J. Electrochem. Soc. 1997. V.144.P.2045.
  68. Courtney I.A., Dahn J.R. // J. Electrochem. Soc. 1997. V.144. P 2943.
  69. Li H., Huang Х., Chen L. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1998. V.1 Р.241.
  70. Liu W., Huang Х., Wang Z., Li H., Chen L. // J. Electrochem. Soc. 1998. V.145. P.59.
  71. Brousse T., Retoux R., Herterich U., Schleich D.M. // J. Electrochem. Soc. 1998. V.145. P.3.
  72. Courtney I.A., McKinnon W.R., Dahn J.R. // J. Electrochem. Soc. 1999. V.146. Р.59.
  73. Mao O., Dunlap R.A., Dahn J.R. // J. Electrochem. Soc. 1999. V.146. P.405.
  74. Mao O., Dahn J.R. // J. Electrochem. Soc. 1999. V.146. P414.
  75. Mao О., Dahn J.R. // J. Electrochem. Soc. 1999. V.146. Р.423.
  76. Мао О. et al. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1999. V2. P.3.
  77. Mao O., Dunlap R.A., Courtney I.A., Dahn J.R. // J. Electrochem. Soc. 1998. V.145. Р.4195.
  78. Ehrlich G.M. et al. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. P.886.
  79. Li N., Marin C.R., Scrosati B. // Electrochem. and Solid-State Lett. 2000. V.З. P.316.
  80. Yang J., Wachtler M., Winter M., Besenhard J.O. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1999. V.2. P.161.
  81. Vaughey J.T., O'Hara J., Thackeray М.М. // Electrochem. and Solid-State Lett. 2000. V.3. P.13.
  82. Foster D.L., Wolfenstin J., Read J.R., Behl W.K. // Electrochem. and Solid-State Lett. 2000. V.3. P.203.
  83. Shi Zh., Liu M., Gole J.L. // Electrochem. and Solid-State Lett. 2000. V.3. P.312.
  84. Panero S., Savo G., Scrosati В. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1999. V.2. P.365.
  85. Sconocchia S., Tossici R. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1998. V.3. P.159.
  86. Kim H., Choi J., Hun-Joon Sohn, Tak Kang // J. Electrochem. Soc. 1999. V.146. P.4401.
  87. Shodai T., Saito K., Okada S., Sakurai Y., Yamaki J. // Ехtend. Abstr. 1977 Joint Meeting (Electrochem. Soc. and ISE) Aug. 31 — Sept. 5, 1997, Paris (Vol. 97-2) Abstr. 220. P.264.
  88. Leroux F., Goward G.R., Power W.P., Nazar L.F. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1998. V.1. P.255.
  89. Peramunage D., Abraham K.M. // J. Electrochem. Soc. 1998. V.145. P.2609.
  90. Peramunage D., Abraham K.M. // J. Electrochem. Soc. 1998. V.145. Р.2615.
  91. Li H., Huang X., Chen L., Wu Z., Liang Y. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1999. V.2. P.547.
  92. Kanamura K., Shiraisht S., Tamura H., Takehara Z. // J. Electrochem. Soc. 1994. V.141. P.2379.
  93. Kanamura K., Shiraishi S., Takehara Z. // J. Electrochem. Soc. 1996. V.143. P.2187.
  94. Aurbach D., Gofer Y., Ben-Zion M., Aped P. // J. Electroanal. Chem. 1992. V.339. P.451.
  95. Osaka T., Momma T., Tajima T., Matsuda Y. // J. Electrochem. Soc. 1995. V.145. P.1057.
  96. Mori M., Naruoka Y., Naoi K., Fauteux D. // J. Electrochem. Soc. 1998. V.145. P.2340.
  97. Aurbach D., Gofer Y., Ben-Zion M. // J. Power Sources. 1992. V.39. P.163.
  98. Aurbach D., Moshkovich M. // J. Electrochem. Soc. 1998. V.145. P.2629.
  99. Aurbach D., Zinigrad E., Teller H., Dan P. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. P.1274.
  100. Osaka Т., Homma T., Momma T., Yarimizu H. // J. Electroanal. Chem. 1997. V.421. P.153.
  101. Tarascon J.-M. et al. // Solid State Ionics. 1996. V.86-88. P.49.
  102. Osaka Т. et al. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1999. V.2. Р.215.
  103. Neudecker B.J., Dudney N.J., Bates J.B. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. Р.517.
  104. Paulsen J.M., Mueller-Neuhaus J.R., Dahn J.R. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. P.508.
  105. Bates J.B. et al. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. Р.59.
  106. Kanamura K. et al. // Electrochem. and Solid-State Lett. 2000. V.3. P.256.
  107. Endo Е. et al. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. P.1291.
  108. Ho-Jin Kweon, Dong Gon Park // Electrochem. and Solid-State Lett. 2000. V.3. P.128.
  109. Jaephil Cho, Geunbae Kim // Electrochem. and Solid-State Lett. 1999.V.2. Р.253.
  110. Croguennec L., Pouillerie C., Delmas С. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. P.1314.
  111. Li W., Currie J. // J. Electrochem. Soc. 1997. V.144. P.2773.
  112. Jaephil Cho, Geunbae Kim, Hong Sup Lim // J. Electrochem. Soc. 1999. V.146. P.3571.
  113. Jaephil Cho et al. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. P.15.
  114. Winter M., Besenhard J.O., Spahr M., Novak P. // Adv. Mater. 1998. V.10. P.725.
  115. Boyle Т. et al. // J. Electrochem. Soc. 1999. V.146. P.1683.
  116. Paulsen J.M., Thomas C.L., Dahn J.R. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. P.861.
  117. Chun-Chiech Chang, Jin Yong Kim, Kumta P.N. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. Р.1722.
  118. Alcantara R. et al. // J. Power Sources. 1999. V.81-82. P.547.
  119. Kobayashi H. et al. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. P.960.
  120. Tarascon J.M. et al. // J. Electrochem. Soc. 1994. V.141 P.1421.
  121. Kawai H., Nagata M., Tukamoto H., West A.R. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1998. V.1. Р.212.
  122. Kawai H., Nagata M., Tukamoto H.. West A.R. // J. Mater. Chem. 1998. V.8. P.837.
  123. Davidson I.J., McMillan R.J., Murray J.J., Greedan G.E. // J. Power Sources. 1995. V.54. P.232.
  124. Croguennec L. et al. / Solid State lonics. 1996. V.89. P.127.
  125. Croguennec L., Deniard P., Brec R. // J. Electrochem. Soc. 1997. V.144. P.3323.
  126. Vitins G., West K. // J. Electrochem. Soc. 1997. V.144. P.2587.
  127. Young-il Jang, Biying Huang, Yet-Ming Chiang, Sadoway D.R. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1998. V.1. P.13.
  128. Haifeng Wang, Young-il Jang, Yet-Ming Chiang // Electrochem. and Solid-State Lett. 1999. V.2. P.490.
  129. Yet-Ming Chiang et al. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1999. V.2. P.107.
  130. Sa Heum Kim, Wan M.Im., Jin K.Hong, Seung M.Oh. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. Р.413.
  131. Kim J., Manthiram А. // Nature. 1997. V.390. P.265.
  132. Kim J., Manthiram А. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1999. V.2. Р.55.
  133. Horn С.R. еt al. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. P.395.
  134. Jun John Xu, Kinser A.J., Owens B.B., Smyrl W.H. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1998. V.3. P.1.
  135. Passerini S., Caustier F., Giorgette M., Smyrl W.H. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1999. V.2. Р.483.
  136. Yang-Kook Sun, Yang-Seok Jeon, Hwack Joo Lee // Electrochem. and Solid-State Lett. 2000. V.3. P.7.
  137. DongSu Ahn, MyongYoup Song // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. P.874.
  138. Cho J. et al. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1999. V.2. P.607
  139. Padhi A.K., Nanjundaswamy K.S., Goodenough J.B. // J. Electrochem. Soc. 1997. V.144. Р.1188.
  140. Pancaj Arora, Dong Zhang, Popov B.N., White R.E. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1998. V.1. P.249.
  141. Webber А. // J. Electrochem. Soc. 1991. V.138. P.2586.
  142. Juschke R., Henkel G., Sartori P. // Z. Naturforsch. 1997. Bd. 52b. S.359.
  143. Juschke R., Kockerling M., Sartori P. // Z. Naturforsch. 1998. Bd. 53b. S.135.
  144. Kita F. et al. // J. Power Sources. 1997. V.68. Р.307.
  145. Barthel J., Carl E., Gores H.J. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1999.V.2. Р.218.
  146. Barthel J., Wihr M., Buestrich R., Gores H. // J.  Electrochem. Soc. 1995. V.142. P2527.
  147. Barthel J, Buestrich R., Carl E., Gores H. // J. Electrochem. Soc. 1996. V.143. P.3565.
  148. Barthel J., Buestrich R., Carl E., Gores Н. // J. Electrochem. Soc. 1996. V.143. Р.З572.
  149. Handa M., Fukuda S., Sasaki Y. // J. Electrochem. Soc. 1997. V.144. P.L235.
  150. Barthel J. et al. // J. Electrochem. Soc. 1997. V.144. P.3866.
  151. Barthel J., Schmid А., Gores H.J. // J. Electrochem. Soc. 2000. V.147. Р.21.
  152. Sun X., Lee H.S., Yang X.Q., McBreen J. // J. Electrochem. Soc. 1999. V.146. P.3655.
  153. Lee H.S, Yang X.Q., Xiang C.L., McBreen J. // J. Electrochem. Soc. 1998. V.145. P.2813.
  154. Sun Х. et al. // Electrochem. and Solid-State Lett. 1998. V.1.P.239.
  155. Chang Woo Lee, Rajeev Venkatachalapathy, Jai Prakash // Electrochem. and Solid-State Lett. 2000. V.3. P.63.
  156. Angell C.A., Liu C., Sanchez Е. // Nature. 1993. V.362. P.137.
  157. Watanabe M., Yamada S., Sanui K., Ogata N. // J. Chem. Soc. Chem. Comm. 1993. P.929.
  158. Murata K., Izuchi S., Yoshihisa Y. // Electrochim. Acta. 2000. V.45. P.1501.
  159. Hayamizu K., Aihara Y., Arai S., Price W.S. // Solid State lonics. 1998. V.107. P.3.
  160. Aihara Y., Arai S., Hayamizu K. // Electrochim. Acta. 2000. V.45. P.1321.
Received: 
15.12.2000
Accepted: 
10.03.2001
Published: 
30.06.2001