Crossref journal-article
Wiley
Advanced Materials (311)
Abstract

Development of advanced energy‐storage systems for portable devices, electric vehicles, and grid storage must fulfill several requirements: low‐cost, long life, acceptable safety, high energy, high power, and environmental benignity. With these requirements, lithium–sulfur (Li–S) batteries promise great potential to be the next‐generation high‐energy system. However, the practicality of Li–S technology is hindered by technical obstacles, such as short shelf and cycle life and low sulfur content/loading, arising from the shuttling of polysulfide intermediates between the cathode and anode and the poor electronic conductivity of S and the discharge product Li2S. Much progress has been made during the past five years to circumvent these problems by employing sulfur–carbon or sulfur–polymer composite cathodes, novel cell configurations, and lithium‐metal anode stabilization. This Progress Report highlights recent developments with special attention toward innovation in sulfur‐encapsulation techniques, development of novel materials, and cell‐component design. The scientific understanding and engineering concerns are discussed at the end in every developmental stage. The critical research directions needed and the remaining challenges to be addressed are summarized in the Conclusion.

Bibliography

Manthiram, A., Chung, S., & Zu, C. (2015). Lithium–Sulfur Batteries: Progress and Prospects. Advanced Materials, 27(12), 1980–2006. Portico.

Authors 3
  1. Arumugam Manthiram (first)
  2. Sheng‐Heng Chung (additional)
  3. Chenxi Zu (additional)
References 207 Referenced 1,467
  1. 10.1021/cm901452z
  2. 10.1021/jz1015422
  3. 10.1038/451652a
  4. 10.1039/c0ee00777c
  5. 10.1002/aenm.201401302
  6. 10.1039/C4EE00814F
  7. 10.1038/507026a
  8. 10.1021/cr500062v
  9. 10.1039/b925751a
  10. 10.1039/c2nr33044j
  11. 10.1021/ar3001348
  12. 10.1021/ar300179v
  13. 10.1016/j.jpowsour.2012.12.102
  14. 10.1039/c3cc46131a
  15. 10.1038/nmat3191
  16. 10.1149/1.1503076
  17. 10.1149/1.1571532
  18. 10.1149/1.1571533
  19. 10.1149/1.1815153
  20. 10.1149/1.1576766
  21. 10.1016/S1388-2481(02)00358-2
  22. 10.1016/S0013-4686(03)00258-5
  23. 10.1016/j.electacta.2005.06.021
  24. 10.1002/anie.201304762
  25. 10.1016/j.jpowsour.2011.07.021
  26. 10.1039/c3ta11045a
  27. 10.1016/j.jpowsour.2014.05.111
  28. 10.1002/1521-4095(20020705)14:13/14<963::AID-ADMA963>3.0.CO;2-P
  29. 10.1149/1.1511187
  30. 10.1038/nmat2460
  31. 10.1002/anie.201100637
  32. 10.1002/anie.201205292
  33. 10.1021/nn503985s
  34. 10.1016/j.electacta.2012.06.002
  35. 10.1016/j.electacta.2010.06.019
  36. 10.1021/ja206955k
  37. 10.1103/PhysRevB.50.10457
  38. 10.1002/aenm.201201080
  39. 10.1039/c1jm12979a
  40. 10.1021/cm902050j
  41. 10.1039/c1ee02256c
  42. 10.1039/c002639e
  43. 10.1002/anie.201107817
  44. 10.1039/c3ta10735c
  45. 10.1002/adfm.201303080
  46. 10.1002/adfm.201200689
  47. 10.1021/am4000535
  48. 10.1002/adfm.201302631
  49. 10.1016/j.jallcom.2006.02.098
  50. 10.1016/j.jpowsour.2012.01.047
  51. 10.1016/j.nanoen.2013.12.013
  52. 10.1016/j.electacta.2010.01.069
  53. 10.1016/j.elecom.2011.02.001
  54. 10.1039/c2cp40141j
  55. 10.1002/adfm.201302915
  56. 10.1039/c3ee24324a
  57. 10.1039/C3TA12522J
  58. 10.1002/adma.201301579
  59. 10.1039/C3TA14113F
  60. 10.1016/S0378-7753(02)00050-2
  61. 10.1002/adfm.201303296
  62. 10.1021/nn501284q
  63. 10.1002/adma.201401191
  64. 10.1021/am4035784
  65. 10.1021/am400958x
  66. 10.1002/admi.201400227
  67. 10.1021/jp4123634
  68. 10.1039/C3TA14921H
  69. 10.1002/adma.201401243
  70. 10.1021/jp300950m
  71. 10.1039/c2ra20393f
  72. 10.1149/2.027209jes
  73. 10.1002/adma.201103392
  74. 10.1021/cm301661y
  75. 10.1021/nl200658a
  76. 10.1021/jp207893d
  77. 10.1016/j.jpowsour.2011.10.076
  78. 10.1016/j.jpowsour.2012.04.006
  79. 10.1016/j.electacta.2012.03.081
  80. 10.1039/c002639e
  81. 10.1021/ja308170k
  82. 10.1002/ppsc.201300029
  83. 10.1038/ncomms2327
  84. 10.1021/nl502331f
  85. 10.1038/ncomms5759
  86. 10.1038/ncomms1293
  87. 10.1021/jp304380j
  88. 10.1039/c0ee00505c
  89. 10.1021/sc500452j
  90. 10.1039/C4TA02097A
  91. 10.1149/1.1391627
  92. 10.1149/1.2737353
  93. 10.1016/j.jpowsour.2007.08.014
  94. 10.1016/j.jpowsour.2009.10.014
  95. 10.1016/j.electacta.2013.06.034
  96. 10.1016/j.jpowsour.2014.05.076
  97. 10.1021/ar9801191
  98. 10.1016/j.elecom.2013.11.008
  99. 10.1016/j.jpowsour.2012.03.062
  100. 10.1039/c3ta11819c
  101. 10.1007/s11581-013-1042-7
  102. 10.1016/j.jpowsour.2014.03.088
  103. 10.1016/j.nanoen.2014.11.025
  104. 10.1149/2.039208jes
  105. 10.1016/j.electacta.2008.05.022
  106. 10.1002/adfm.201201847
  107. 10.1016/j.jpowsour.2011.12.061
  108. 10.1149/1.2967191
  109. 10.1016/j.electacta.2009.02.039
  110. 10.1016/j.elecom.2006.09.013
  111. 10.1021/jp2043416
  112. 10.1039/c3cc44772c
  113. 10.1002/ppsc.201200082
  114. 10.1016/j.carbon.2013.02.037
  115. 10.1021/am301688h
  116. 10.1039/ft9938903187
  117. 10.1002/adma.201103274
  118. 10.1039/c2cc17925c
  119. 10.1016/j.jpowsour.2012.04.004
  120. 10.1002/adma.201303166
  121. 10.1021/cr60301a003
  122. 10.1039/c3ta12826a
  123. 10.1039/c2ra22808d
  124. 10.1039/c2ee22294a
  125. 10.1039/c3ta10641a
  126. 10.1039/C4TA00245H
  127. 10.1039/C4NR02498B
  128. 10.1002/adfm.201401501
  129. 10.1039/c2cp42796f
  130. 10.1016/j.jpowsour.2008.07.034
  131. 10.1021/jp406757w
  132. 10.1021/nl0259131
  133. 10.1002/adma.201404210
  134. 10.1039/c2cc33945e
  135. 10.1038/ncomms2163
  136. 10.1016/j.jpowsour.2008.12.149
  137. 10.1039/c2cp43394j
  138. 10.1002/cssc.201301287
  139. 10.1002/chem.201300886
  140. 10.1039/c4cc00850b
  141. 10.1039/C4TA06511E
  142. 10.1016/j.jpowsour.2013.05.063
  143. 10.1039/c3cc46358c
  144. 10.1016/j.matlet.2014.01.151
  145. 10.1039/C4NJ00701H
  146. 10.1016/j.jpowsour.2014.05.057
  147. 10.1039/c2ee21638h
  148. 10.1016/j.jpowsour.2014.09.141
  149. 10.1007/s10008-013-2351-5
  150. 10.1002/adfm.201400845
  151. 10.1016/j.jpowsour.2004.08.039
  152. 10.1016/j.electacta.2006.01.086
  153. 10.1149/1.1806394
  154. 10.1021/jz5006913
  155. 10.1021/ac2032244
  156. S.‐H.Chung A.Manthiram US provisional application 61/988.656.
  157. 10.1002/adma.201302877
  158. 10.1016/j.jpowsour.2012.06.100
  159. 10.1039/C3EE42223B
  160. 10.1002/pol.1981.180191103
  161. 10.1021/cr0207123
  162. 10.1002/adma.201402893
  163. 10.1021/ja00230a005
  164. 10.1063/1.462978
  165. 10.1002/adma.201204051
  166. 10.1002/cplu.201200293
  167. 10.1039/C3NR04532C
  168. 10.1039/C3NR04347A
  169. 10.1002/adfm.201304156
  170. 10.1002/adma.201303166
  171. 10.1002/aenm.201200017
  172. 10.1016/j.electacta.2014.02.077
  173. 10.1149/1.2129079
  174. 10.1002/anie.201301250
  175. 10.1039/c3ta11958k
  176. 10.1039/c0cp02477e
  177. 10.1039/C2CC16726C
  178. 10.1016/j.nanoen.2014.12.029
  179. 10.1126/science.1150878
  180. 10.1039/c0cc00383b
  181. 10.1002/aenm.201200990
  182. 10.1039/c3ra23070h
  183. 10.1039/c2ee23411d
  184. 10.1039/c3ee00072a
  185. 10.1002/adma.201304365
  186. 10.1002/aenm.201100548
  187. 10.1002/aenm.201400897
  188. 10.1039/c3cs60177c
  189. 10.1039/C3EE40795K
  190. Y. V.Mikhaylik US Patent 354 680 2008.
  191. 10.1149/1.3148721
  192. 10.1016/j.jpowsour.2013.08.041
  193. 10.1021/jz501352e
  194. A. V.Naumkin A.Kraut‐Vass S. W.Gaarenstroom C. J.Powell NIST Standard Reference Database 20 Version 4.1 http://srdata.nist.gov/xps/ accessed: March 2014.
  195. 10.1021/ja312241y
  196. 10.1002/adfm.201200696
  197. 10.1039/C4CC05535G
  198. 10.1016/j.nantod.2011.11.002
  199. 10.1016/j.electacta.2012.12.077
  200. 10.1002/anie.200907324
  201. 10.1021/ja3052206
  202. 10.1002/aenm.201300655
  203. 10.1021/jz500222f
  204. 10.1021/jz5021108
  205. 10.1021/ja309435f
  206. 10.1021/nn404601h
  207. 10.1021/ja409705u
Dates
Type When
Created 10 years, 6 months ago (Feb. 17, 2015, 7:38 a.m.)
Deposited 1 year, 11 months ago (Oct. 6, 2023, 8:28 p.m.)
Indexed 10 minutes ago (Sept. 7, 2025, 7:59 a.m.)
Issued 10 years, 6 months ago (Feb. 17, 2015)
Published 10 years, 6 months ago (Feb. 17, 2015)
Published Online 10 years, 6 months ago (Feb. 17, 2015)
Published Print 10 years, 6 months ago (March 1, 2015)
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None

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