TY - JOUR A1 - Shen, Nan A1 - Keppeler, Miriam A1 - Stiaszny, Barbara A1 - Hain, Holger A1 - Maglia, Filippo A1 - Srinivasan, Madhavi T1 - Systematic control of α-Fe2O3 crystal growth direction for improved electrochemical performance of lithium-ion battery anodes JF - Beilstein Journal of Nanotechnology PY - 2017/// VL - 8 SP - 2032 EP - 2044 SN - 2190-4286 DO - 10.3762/bjnano.8.204 PB - Beilstein-Institut JA - Beilstein J. Nanotechnol. UR - https://doi.org/10.3762/bjnano.8.204 KW - 2,3-diaminobutane KW - 1,2-diaminopropane KW - ethylenediamine KW - lithium-ion battery KW - shape-controlled synthesis N2 - α-Fe2O3 nanomaterials with an elongated nanorod morphology exhibiting superior electrochemical performance were obtained through hydrothermal synthesis assisted by diamine derivatives as shape-controlling agents (SCAs) for application as anodes in lithium-ion batteries (LIBs). The physicochemical characteristics were investigated via XRD and FESEM, revealing well-crystallized α-Fe2O3 with adjustable nanorod lengths between 240 and 400 nm and aspect ratios in the range from 2.6 to 5.7. The electrochemical performance was evaluated by cyclic voltammetry and charge–discharge measurements. A SCA test series, including ethylenediamine, 1,2-diaminopropane, 2,3-diaminobutane, and N-methylethylenediamine, was implemented in terms of the impact on the nanorod aspect ratio. Varied substituents on the vicinal diamine structure were examined towards an optimized reaction center in terms of electron density and steric hindrance. Possible interaction mechanisms of the diamine derivatives with ferric species and the correlation between the aspect ratio and electrochemical performance are discussed. Intermediate-sized α-Fe2O3 nanorods with length/aspect ratios of ≈240 nm/≈2.6 and ≈280 nm/≈3.0 were found to have excellent electrochemical characteristics with reversible discharge capacities of 1086 and 1072 mAh g−1 at 0.1 C after 50 cycles. ER - TY - JOUR AU - Lam, L. T. AU - Louey, R. JF - J. Power Sources PY - 2006/// VL - 158 SP - 1140 EP - 1148 DO - 10.1016/j.jpowsour.2006.03.022 ER - TY - JOUR AU - Goodenough, J. B. AU - Park, K.-S. JF - J. Am. Chem. Soc. PY - 2013/// VL - 135 SP - 1167 EP - 1176 DO - 10.1021/ja3091438 ER - TY - JOUR AU - Manthiram, A. JF - J. Phys. Chem. Lett. PY - 2011/// VL - 2 SP - 176 EP - 184 DO - 10.1021/jz1015422 ER - TY - JOUR AU - Manthiram, A. AU - Chemelewski, K. AU - Lee, E.-S. JF - Energy Environ. Sci. PY - 2014/// VL - 7 SP - 1339 EP - 1350 DO - 10.1039/c3ee42981d ER - TY - JOUR AU - Andre, D. AU - Kim, S.-J. AU - Lamp, P. AU - Lux, S. F. AU - Maglia, F. AU - Paschos, O. AU - Stiaszny, B. JF - J. Mater. Chem. A PY - 2015/// VL - 3 SP - 6709 EP - 6732 DO - 10.1039/C5TA00361J ER - TY - JOUR AU - Thackeray, M. M. AU - Kang, S.-H. AU - Johnson, C. S. AU - Vaughey, J. T. AU - Benedek, R. AU - Hackney, S. JF - J. Mater. Chem. PY - 2007/// VL - 17 SP - 3112 EP - 3125 DO - 10.1039/b702425h ER - TY - JOUR AU - Yoshino, A. JF - Angew. Chem., Int. Ed. PY - 2012/// VL - 51 SP - 5798 EP - 5800 DO - 10.1002/anie.201105006 ER - TY - JOUR AU - Yoshio, M. AU - Wang, H. AU - Fukuda, K. JF - Angew. Chem. PY - 2003/// VL - 115 SP - 4335 EP - 4338 DO - 10.1002/ange.200351203 ER - TY - JOUR AU - Poizot, P. AU - Laruelle, S. AU - Grugeon, S. AU - Dupont, L. AU - Tarascon, J.-M. JF - Nature PY - 2000/// VL - 407 SP - 496 EP - 499 DO - 10.1038/35035045 ER - TY - JOUR AU - Yu, S.-H. AU - Lee, S. H. AU - Lee, D. J. AU - Sung, Y.-E. AU - Hyeon, T. JF - Small PY - 2016/// VL - 12 SP - 2146 EP - 2172 DO - 10.1002/smll.201502299 ER - TY - JOUR AU - Larcher, D. AU - Bonnin, D. AU - Cortes, R. AU - Rivals, I. AU - Personnaz, L. AU - Tarascon, J.-M. JF - J. Electrochem. Soc. PY - 2003/// VL - 150 SP - A1643 EP - A1650 DO - 10.1149/1.1622959 ER - TY - JOUR AU - Wang, P. C. AU - Ding, H. P. AU - Bark, T. AU - Chen, C. H. JF - Electrochim. Acta PY - 2007/// VL - 52 SP - 6650 EP - 6655 DO - 10.1016/j.electacta.2007.04.072 ER - TY - JOUR AU - Yao, X. AU - Tang, C. AU - Yuan, G. AU - Cui, P. AU - Xu, X. AU - Liu, Z. JF - Electrochem. Commun. PY - 2011/// VL - 13 SP - 1439 EP - 1442 DO - 10.1016/j.elecom.2011.09.015 ER - TY - JOUR AU - Wang, J. AU - Li, L. AU - Wong, C. L. AU - Sun, L. AU - Shen, Z. AU - Madhavi, S. JF - RSC Adv. PY - 2013/// VL - 3 SP - 15316 EP - 15326 DO - 10.1039/c3ra41886c ER - TY - JOUR AU - Keppeler, M. AU - Shen, N. AU - Nageswaran, S. AU - Srinivasan, M. JF - J. Mater. Chem. A PY - 2016/// VL - 4 SP - 18223 EP - 18239 DO - 10.1039/C6TA08456G ER - TY - JOUR AU - Larcher, D. AU - Masquelier, C. AU - Bonnin, D. AU - Chabre, Y. AU - Masson, V. AU - Leriche, J.-B. AU - Tarascon, J.-M. JF - J. Electrochem. Soc. PY - 2003/// VL - 150 SP - A133 EP - A139 DO - 10.1149/1.1528941 ER - TY - JOUR AU - Lin, Y.-M. AU - Abel, P. R. AU - Heller, A. AU - Mullins, C. B. JF - J. Phys. Chem. Lett. PY - 2011/// VL - 2 SP - 2885 EP - 2891 DO - 10.1021/jz201363j ER - TY - JOUR AU - Liu, H. AU - Wang, G. AU - Park, J. AU - Wang, J. AU - Liu, H. AU - Zhang, C. JF - Electrochim. Acta PY - 2009/// VL - 54 SP - 1733 EP - 1736 DO - 10.1016/j.electacta.2008.09.071 ER - TY - JOUR AU - Matsumura, T. AU - Sonoyama, N. AU - Kanno, R. AU - Takano, M. JF - Solid State Ionics PY - 2003/// VL - 158 SP - 253 EP - 260 DO - 10.1016/S0167-2738(02)00913-X ER - TY - JOUR AU - NuLi, Y. AU - Zhang, P. AU - Guo, Z. AU - Liu, H. JF - J. Electrochem. Soc. PY - 2008/// VL - 155 SP - A196 EP - A200 DO - 10.1149/1.2826278 ER - TY - JOUR AU - Byrappa, K. AU - Adschiri, T. JF - Prog. Cryst. Growth Charact. Mater. PY - 2007/// VL - 53 SP - 117 EP - 166 DO - 10.1016/j.pcrysgrow.2007.04.001 ER - TY - JOUR AU - Li, Z. AU - Lai, X. AU - Wang, H. AU - Mao, D. AU - Xing, C. AU - Wang, D. JF - Nanotechnology PY - 2009/// VL - 20 SP - 245603 DO - 10.1088/0957-4484/20/24/245603 ER - TY - JOUR AU - Liu, Z. AU - Lv, B. AU - Xu, Y. AU - Wu, D. JF - J. Mater. Chem. A PY - 2013/// VL - 1 SP - 3040 EP - 3046 DO - 10.1039/c2ta00987k ER - TY - JOUR AU - Lv, B. AU - Liu, Z. AU - Tian, H. AU - Xu, Y. AU - Wu, D. AU - Sun, Y. JF - Adv. Funct. Mater. PY - 2010/// VL - 20 SP - 3987 EP - 3996 DO - 10.1002/adfm.201001021 ER - TY - JOUR AU - Sugimoto, T. AU - Itoh, H. AU - Mochida, T. JF - J. Colloid Interface Sci. PY - 1998/// VL - 205 SP - 42 EP - 52 DO - 10.1006/jcis.1998.5588 ER - TY - JOUR AU - Yang, Y. AU - Ma, H. AU - Zhuang, J. AU - Wang, X. JF - Inorg. Chem. PY - 2011/// VL - 50 SP - 10143 EP - 10151 DO - 10.1021/ic201104w ER - TY - JOUR AU - Zhu, L.-P. AU - Liao, G.-H. AU - Bing, N.-C. AU - Zhao, X. AU - Gu, Y.-Y. JF - Mater. Lett. PY - 2011/// VL - 65 SP - 1287 EP - 1290 DO - 10.1016/j.matlet.2011.01.053 ER - TY - JOUR AU - Kandori, K. AU - Yasukawa, A. AU - Ishikawa, T. JF - J. Colloid Interface Sci. PY - 1996/// VL - 180 SP - 446 EP - 452 DO - 10.1006/jcis.1996.0324 ER - TY - JOUR AU - Zhang, D.-E. AU - Zhang, X.-J. AU - Ni, X.-M. AU - Zheng, H.-G. JF - Mater. Lett. PY - 2006/// VL - 60 SP - 1915 EP - 1917 DO - 10.1016/j.matlet.2005.12.053 ER - TY - JOUR AU - Aravindan, V. AU - Nan, S. AU - Keppeler, M. AU - Madhavi, S. JF - Electrochim. Acta PY - 2016/// VL - 208 SP - 225 EP - 230 DO - 10.1016/j.electacta.2016.05.035 ER - TY - JOUR AU - Cherian, C. T. AU - Sundaramurthy, J. AU - Kalaivani, M. AU - Ragupathy, P. AU - Kumar, P. S. AU - Thavasi, V. AU - Reddy, M. V. AU - Sow, C. H. AU - Mhaisalkar, S. AU - Ramakrishna, S. AU - Chowdari, B. V. R. JF - J. Mater. Chem. PY - 2012/// VL - 22 SP - 12198 EP - 12204 DO - 10.1039/c2jm31053h ER - TY - JOUR AU - Pourghahramani, P. AU - Forssberg, E. JF - Int. J. Miner. Process. PY - 2006/// VL - 79 SP - 106 EP - 119 DO - 10.1016/j.minpro.2006.02.001 ER - TY - JOUR AU - Zhu, L.-P. AU - Xiao, H.-M. AU - Zhang, W.-D. AU - Yang, G. AU - Fu, S.-Y. JF - Cryst. Growth Des. PY - 2008/// VL - 8 SP - 957 EP - 963 DO - 10.1021/cg700861a ER - TY - BOOK AU - Cornell, R. M. AU - Schwertmann, U. T1 - The iron oxides: structure, properties, reactions, occurrences and uses PY - 2003/// DO - 10.1002/3527602097 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR AU - Jia, C.-J. AU - Sun, L.-D. AU - Yan, Z.-G. AU - You, L.-P. AU - Luo, F. AU - Han, X.-D. AU - Pang, Y.-C. AU - Zhang, Z. AU - Yan, C.-H. JF - Angew. Chem. PY - 2005/// VL - 117 SP - 4402 EP - 4407 DO - 10.1002/ange.200463038 ER - TY - JOUR AU - Barrón, V. AU - Torrent, J. JF - J. Colloid Interface Sci. PY - 1996/// VL - 177 SP - 407 EP - 410 DO - 10.1006/jcis.1996.0051 ER - TY - JOUR AU - Liu, X. AU - Si, W. AU - Zhang, J. AU - Sun, X. AU - Deng, J. AU - Baunack, S. AU - Oswald, S. AU - Liu, L. AU - Yan, C. AU - Schmidt, O. G. JF - Sci. Rep. PY - 2014/// VL - 4 SP - 7452 DO - 10.1038/srep07452 ER - TY - JOUR AU - Wang, Z. AU - Luan, D. AU - Madhavi, S. AU - Li, C. M. AU - Lou, X. W. JF - Chem. Commun. PY - 2011/// VL - 47 SP - 8061 EP - 8063 DO - 10.1039/c1cc12111a ER - TY - JOUR AU - Zhang, X. AU - Liu, H. AU - Petnikota, S. AU - Ramakrishna, S. AU - Fan, H. J. JF - J. Mater. Chem. A PY - 2014/// VL - 2 SP - 10835 EP - 10841 DO - 10.1039/c3ta15123a ER - TY - JOUR AU - Xiao, W. AU - Wang, Z. AU - Guo, H. AU - Li, X. AU - Wang, J. AU - Huang, S. AU - Gan, L. JF - Appl. Surf. Sci. PY - 2013/// VL - 266 SP - 148 EP - 154 DO - 10.1016/j.apsusc.2012.11.118 ER - TY - JOUR AU - Xue, X.-Y. AU - Ma, C.-H. AU - Cui, C.-X. AU - Xing, L.-L. JF - Solid State Sci. PY - 2011/// VL - 13 SP - 1526 EP - 1530 DO - 10.1016/j.solidstatesciences.2011.05.015 ER - TY - JOUR AU - Bruce, P. G. AU - Scrosati, B. AU - Tarascon, J.-M. JF - Angew. Chem., Int. Ed. PY - 2008/// VL - 47 SP - 2930 EP - 2946 DO - 10.1002/anie.200702505 ER - TY - JOUR AU - Chen, J. AU - Xu, L. AU - Li, W. AU - Gou, X. JF - Adv. Mater. PY - 2005/// VL - 17 SP - 582 EP - 586 DO - 10.1002/adma.200401101 ER - TY - JOUR AU - Liu, H. AU - Wexler, D. AU - Wang, G. JF - J. Alloys Compd. PY - 2009/// VL - 487 SP - L24 EP - L27 DO - 10.1016/j.jallcom.2009.08.043 ER - TY - JOUR AU - Zeng, S. AU - Tang, K. AU - Li, T. AU - Liang, Z. AU - Wang, D. AU - Wang, Y. AU - Qi, Y. AU - Zhou, W. JF - J. Phys. Chem. C PY - 2008/// VL - 112 SP - 4836 EP - 4843 DO - 10.1021/jp0768773 ER - TY - JOUR AU - Xu, X. AU - Cao, R. AU - Jeong, S. AU - Cho, J. JF - Nano Lett. PY - 2012/// VL - 12 SP - 4988 EP - 4991 DO - 10.1021/nl302618s ER - TY - JOUR AU - Wang, B. AU - Chen, J. S. AU - Wu, H. B. AU - Wang, Z. AU - Lou, X. W. JF - J. Am. Chem. Soc. PY - 2011/// VL - 133 SP - 17146 EP - 17148 DO - 10.1021/ja208346s ER - TY - JOUR AU - Xiao, L. AU - Wu, D. AU - Han, S. AU - Huang, Y. AU - Li, S. AU - He, M. AU - Zhang, F. AU - Feng, X. JF - ACS Appl. Mater. Interfaces PY - 2013/// VL - 5 SP - 3764 EP - 3769 DO - 10.1021/am400387t ER - TY - JOUR AU - Zhang, W.-M. AU - Wu, X.-L. AU - Hu, J.-S. AU - Guo, Y.-G. AU - Wan, L.-J. JF - Adv. Funct. Mater. PY - 2008/// VL - 18 SP - 3941 EP - 3946 DO - 10.1002/adfm.200801386 ER - TY - JOUR AU - Wang, S. AU - Zhang, J. AU - Chen, C. JF - J. Power Sources PY - 2010/// VL - 195 SP - 5379 EP - 5381 DO - 10.1016/j.jpowsour.2010.03.035 ER - TY - JOUR AU - Prakash, R. AU - Fanselau, K. AU - Ren, S. AU - Mandal, T. K. AU - Kübel, C. AU - Hahn, H. AU - Fichtner, M. JF - Beilstein J. Nanotechnol. PY - 2013/// VL - 4 SP - 699 EP - 704 DO - 10.3762/bjnano.4.79 ER - TY - JOUR AU - Ren, S. AU - Prakash, R. AU - Wang, D. AU - Chakravadhanula, V. S. K. AU - Fichtner, M. JF - ChemSusChem PY - 2012/// VL - 5 SP - 1397 EP - 1400 DO - 10.1002/cssc.201200139 ER - TY - JOUR AU - Chen, Y. AU - Song, B. AU - Tang, X. AU - Lu, L. AU - Xue, J. JF - J. Mater. Chem. PY - 2012/// VL - 22 SP - 17656 EP - 17662 DO - 10.1039/c2jm32057f ER - TY - JOUR AU - Kwon, K.-A. AU - Lim, H.-S. AU - Sun, Y.-K. AU - Suh, K.-D. JF - J. Phys. Chem. C PY - 2014/// VL - 118 SP - 2897 EP - 2907 DO - 10.1021/jp5000057 ER - TY - JOUR AU - Chaudhari, S. AU - Srinivasan, M. JF - J. Mater. Chem. PY - 2012/// VL - 22 SP - 23049 EP - 23056 DO - 10.1039/c2jm32989a ER - TY - JOUR AU - Jamnik, J. AU - Maier, J. JF - Phys. Chem. Chem. Phys. PY - 2003/// VL - 5 SP - 5215 EP - 5220 DO - 10.1039/b309130a ER - TY - JOUR AU - Bekaert, E. AU - Balaya, P. AU - Murugavel, S. AU - Maier, J. AU - Ménétrier, M. JF - Chem. Mater. PY - 2009/// VL - 21 SP - 856 EP - 861 DO - 10.1021/cm8028005 ER - TY - JOUR AU - Guo, B. AU - Li, C. AU - Yuan, Z.-Y. JF - J. Phys. Chem. C PY - 2010/// VL - 114 SP - 12805 EP - 12817 DO - 10.1021/jp103705q ER -