The selection and assembly of materials are central issues in the development of smaller, more flexible batteries. Cobalt oxide has shown excellent electrochemical cycling properties and is thus under consideration as an electrode for advanced lithium batteries. We used viruses to synthesize and assemble nanowires of cobalt oxide at room temperature. By incorporating gold-binding peptides into the filament coat, we formed hybrid gold–cobalt oxide wires that improved battery capacity. Combining virus-templated synthesis at the peptide level and methods for controlling two-dimensional assembly of viruses on polyelectrolyte multilayers provides a systematic platform for integrating these nanomaterials to form thin, flexible lithium ion batteries.

Olivine compounds have emerged as important and enabling positive electrode materials for high-power, safe, long-life lithium rechargeable batteries. In this work, the miscibility gap in undoped is shown to contract systematically with decreasing particle size in the nanoscale regime and with increasing temperature at a constant particle size. These effects suggest that the miscibility gap completely disappears below a critical size. In the size-dependent regime, the kinetic response of nanoscale olivines should deviate from the simple size-scaling implicit in Fickian diffusion.

Abstract High energy lithium‐ion batteries have improved performance in a wide variety of mobile electronic devices. A new goal in portable power is the achievement of safe and durable high‐power batteries for applications such as power tools and electric vehicles. Towards this end, olivine‐based positive electrodes are amongst the most important and technologically enabling materials. While certain lithium metal phosphate olivines have been shown to be promising, not all olivines demonstrate beneficial properties. The mechanisms allowing high power in these compounds have been extensively debated. Here we show that certain high rate capability olivines are distinguished by having extended lithium nonstoichiometry (up to ca. 20 %), with which is correlated a reduced lattice misfit as the material undergoes an electrochemically driven, reversible, first‐order phase transformation. The rate capability in several other intercalation oxides can also be correlated with lattice strain, and suggests that nanomechanics plays an important and previously unrecognized role in determining battery performance.

Abstract Lithium transition metal phosphate olivines are enabling a new generation of high power, thermally stable, long‐life rechargeable lithium batteries that may prove instrumental in the worldwide effort to develop cleaner and more sustainable energy. Nanoscale (<100 nm) derivatives of the olivine family LiMPO 4 (M = Fe, Mn, Co, Ni) are being adopted in applications ranging in size scale from hybrid and plug‐in hybrid electric vehicles to utilities‐scale power regulation. Following the previous paradigm set with intercalation oxides, most studies have focused on the pure ordered compounds and isovalent substitutions. In contrast, even the possibility for, and role of, aliovalent doping has been widely debated. Here, critical tests of plausible defect compensation mechanisms using compositions designed to accommodate Mg 2+ , Al 3+ , Zr 4+ , Nb 5+ ions on the M1 and/or M2 sites of LiFePO 4 with appropriate charge‐compensating defects are carried out, and conclusive crystallographic evidence for lattice doping, e.g., up to at least 12 atomic percent added Zr, is obtained. Structural and electrochemical analyses show that doping can reduce the lithium miscibility gap, increase phase transformation kinetics during cycling, and expand Li diffusion channels in the structure. Aliovalent modifications may be effective for introducing controlled atomic disorder into the ordered olivine structure to improve battery performance.

Application of radiation with highly energetic electrons and ions can be an alternative method to modify structures of crystalline materials. This radiation can potentially induce phase transformations while preserving some physical characteristics and morphology of the materials, hence impacting their useful properties. Here, we report the impacts of e-beam and gamma radiation on the structures and electrochemical performance of SiO2/C anodes for Li-ion batteries (LIB) obtained from rice husk ash (RHA). The effects of radiation sources on structural and physical properties are investigated using X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray fluorescence spectrometry (XRF), electron microscopy, and Raman spectroscopy. After irradiation-induced processes using e-beam and gamma radiation at 1000 kGy, the mean diameters of the SiO2 particles were around 30 ± 10 and 27 ± 10 nm, respectively, while retaining their round-shaped particle morphology. Both radiation sources induce formation of disordered carbon structure as indicated by the higher ID/IG Raman peaks ratios than the pristine sample. Electrochemical properties were studied using half-coin type cells. The modified structure of SiO2/C anodes caused by irradiation showed improved electrochemical performance, compared with pristine material.