Energy storage in electrochemical capacitors: Designing functional materials to improve performance

Energy and Environmental Science

Volumn 3, Issue 9, 2010, Pages 1238-1251

  Hall, Peter J ^a   Mirzaeian, Mojtaba ^a   Fletcher, S Isobel ^a   Sillars, Fiona B ^a   Rennie, Anthony J R ^a   Shitta Bey, Gbolahan O ^a   Wilson, Grant ^a   Cruden, Andrew ^a   Carter, Rebecca ^a  

^a UNIVERSITY OF STRATHCLYDE   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CARBON MATERIAL; DEVICE PERFORMANCE; ELECTROCHEMICAL CAPACITOR; ELECTRODE STRUCTURE; FUNDAMENTAL RESEARCH; INTERNATIONAL RESEARCHES; METAL OXIDES; NEW MATERIAL; RESEARCH TOOLS; STEP CHANGES; SUPER CAPACITOR; UNDERLYING MECHANISM;

ACTIVATED CARBON; ELECTROCHEMICAL ELECTRODES; ENERGY STORAGE; FLYWHEELS; FUNCTIONAL MATERIALS; RESEARCH;

CAPACITORS;

ACTIVATED CARBON; BIOMASS; COST-BENEFIT ANALYSIS; ELECTROCHEMICAL METHOD; ELECTROCHEMISTRY; ELECTRODE; ELECTROLYTE; ELECTRONIC EQUIPMENT; PERFORMANCE ASSESSMENT; POLYMER; RESEARCH PROGRAM;

EID: 77956128324     PISSN: 17545692     EISSN: 17545706     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c0ee00004c     Document Type: Article

References (154)

1. P. J. Hall E. J. Bain Energy Policy 2008 12 4352 4355
2. B. E. Conway, Electrochemical Supercapacitors: Scientific Fundamentals and Technological Applications, Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 2nd edn, 1999
3. H. I. Becker, General Electric Company, US Pat., 2800616, 1957
4. J. R. Miller A. F. Burke Electrochem. Soc. Interface 2008 53 57
5. S. Trasatti P. Kurzweil Platinum Met. Rev. 1994 38 46 56
6. K. West B. Zachau-Christiansen T. Jacobsen J. Power Sources 1993 43-44 127 134
7. A. K. Shukla S. Sampath K. Vijayamohanan Curr. Sci. 2000 79 1656 1661
8. S. S. Sandhu J. P. Fellner G. W. Brutchen J. Power Sources 2007 164 365 371
9. M. Mirzaeian P. J. Hall Electrochim. Acta 2009 54 7444 7451
10. R. Carter and A. Cruden, IEEE International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion, 2008, vol. 1-3, pp. 727-732
11. T. Markel A. Brooker T. Hendricks V. Johnson K. Kelly B. Kramer M. O'Keefe S. Sprik K. Wipke J. Power Sources 2002 110 255 266
12. W. Lhomme, P. Delarue, P. Barrade, A. Bouscayrol and A. Rufer, Conference Record of the 2005 IEEE Industry Applications Conference, 2005, vol. 1-4, pp. 2013-2020
13. Z. Gizinski, M. Gasiewski, I. Mascibrodzki, M. Zych, K. Zymmer and M. Zulawnik, 13th International Power Electronics and Motion Control Conference, 2008, vol. 1-5, pp. 1562-1567
14. S. M. Kim and S. K. Sul, IEEE Transactions on Power Electronics, 2006, vol.21, pp. 1420-1427
15. I. Galkin, A. Stepanov and J. Laugis, International Baltic Electronics Conference, Proceedings, 2006, pp. 237-240
16. J. M. Miller and M. Everett, Power Electronics in Transportation, 2004, pp. 19-26
17. T. Z. Wei, S. Wang and Z. P. Qi, 2007 International Conference on Electrical Machines and Systems, 2007, vol. 1-4, pp. 1524-1527
18. H. Shi Electrochim. Acta 1995 41 1633 1639
19. D. Qu H. Shi J. Power Sources 1998 74 99 107
20. E. Frackowiak F. Béguin Carbon 2001 39 937 950
21. S. Wen M. Jung O.-S. Joo S. Mho Curr. Appl. Phys. 2005 6 1012 1015
22. E. Frackowiak K. Metenier V. Bertagna F. Béguin Appl. Phys. Lett. 2000 77 2421 2423
23. Q. L. Chen K. H. Xue W. Shen F. F. Tao S. Y. Yin W. Xu Electrochim. Acta 2004 49 4157 4161
24. S. B. Sinnott R. Andrews Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 2001 26 145 249
25. W. Lu D. D. L. Chung Carbon 1997 35 427 435
26. T. Bordjiba M. Mohamedi L. H. Dao Adv. Mater. 2008 20 815 819
27. C. Merino P. Sato E. Vilaplana-Ortego J. M. Gomez de Salazar F. Pico J. M. Rojo Carbon 2004 43 551 557
28. X. Y. Tao X. B. Zhang L. Zhang J. P. Cheng F. Liu J. H. Luo Z. Q. Luo H. J. Heise Carbon 2004 44 1425 1428
29. J. Leis A. Perkson M. Arulepp P. Nigu G. Svenson Carbon 2002 40 1559 1564
30. J. Chmiola G. Yushin R. Dash Y. Gogotsi J. Power Sources 2006 158 765 772
31. A. Janes L. Permann M. Arulepp E. Lust Electrochem. Commun. 2004 6 313 318
32. M. Arulepp J. Leis M. Latt F. Miller K. Rumma E. Lust A. F. Burke J. Power Sources 2006 146 1460 1466
33. W. Xing S. Z. Qiao R. G. Ding F. Li G. Q. Lu Z. F. Yan H. M. Cheng Carbon 2006 44 216 224
34. M. Sevilla S. Alvarez T. A. Centeno A. B. Fuertes F. Stoeckli Electrochim. Acta 2007 52 3207 3215
35. R. W. Pekala J. Mater. Sci. 1989 24 3221 3227
36. W. Li G. Reichenauer J. Fricke Carbon 2002 40 2955 2959
37. H. Tamon H. Ishizaka T. Araki M. Okazaki Carbon 1998 36 1257 1262
38. M. Mirzaeian P. J. Hall J. Mater. Sci. 2009 44 2705 2713
39. R. W. Pekala J. C. Farmer C. T. Alviso T. D. Tran S. T. Mayer J. M. Miller B. Dunn J. Non-Cryst. Solids 1998 225 74 80
40. J. Yamashita T. Ojima M. Shioya H. Hatori Y. Yamada Carbon 2003 41 285 294
41. D. Long J. Zhang J. Yang Z. Hu G. Cheng X. Liu R. Zhang L. Zhan W. Qiao L. Ling Carbon 2008 46 1259 1262
42. R. W. Pekala C. T. Alviso X. Lu J. Gross J. Fricke J. Non-Cryst. Solids 1995 188 34 40
43. D. Wu R. Fu Z. Sun Z. Yu J. Non-Cryst. Solids 2005 351 915 921
44. S. R. Mukai C. Tamitsuji H. Nishihara H. Tamon Carbon 2005 43 2618 2641
45. S. J. Kim S. W. Hwang S. H. Hyun J. Mater. Sci. 2005 40 725 731
46. Y. Zhu H. Hu W. Li X. Zhang Carbon 2007 45 160 165
47. C. Arbizzani S. Beninati M. Lazzari F. Soavi M. Mastragostino J. Power Sources 2007 174 648 652
48. M. Lazzari M. Mastragostino F. Soavi Electrochem. Commun. 2007 9 1567 1572
49. F. B. Sillars, S. I. Fletcher, M. Mirzaeian and P. J. Hall, submitted
50. K. Kinoshita, Carbon: Electrochemical and Physicochemical Properties, Wiley Interscience, New York, 1988
51. Y. P. Wu E. Rahm R. Holze Electrochim. Acta 2002 47 3491 3507
52. C. H. Hsieh H. Teng Carbon 2002 40 667
53. H. P. Boehm Carbon 1994 32 759 769
54. A. G. Pandolfo A. F. Hollenkamp J. Power Sources 2006 157 11 27
55. K. Jurewicz K. Babeł A. Źiółkowski H. Wachowska M. Kozłowski Fuel Process. Technol. 2002 77-78 191 198
56. K. Jurewicz K. Babeł A. Źiółkowski H. Wachowska Electrochim. Acta 2003 48 1491 1498
57. D. Hulicova J. Yamashita Y. Soneda H. Hatori M. Kodama Chem. Mater. 2005 17 1241 1247
58. D. Hulicova M. Kodama H. Hatori Chem. Mater. 2006 18 2318 2326
59. W. Li D. Chen Z. Li Y. Shi Y. Wan J. Huang J. Yang D. Zhao Z. Jiang Electrochem. Commun. 2007 9 569 573
60. G. Lota K. Lota E. Frackowiak Electrochem. Commun. 2007 9 1828 1832
61. G. Lota B. Grzyb H. Machnikowska J. Machnikowski E. Frackowiak Chem. Phys. Lett. 2005 404 53 58
62. F. Béguin G. Lota K. Szostak E. Frackowiak Adv. Mater. 2005 17 2380 2384
63. M. Seredych D. Hulicova-Jurcakova G. Q. Lu T. J. Bandosz Carbon 2008 46 1475 1488
64. D. Hulicova-Jurcakova M. Seredych G. Q. Lu T. J. Bandosz Adv. Funct. Mater. 2009 19 438 447
65. K. Leitner A. Lerf M. Winter J. O. Besenhard S. Villar-Rodil F. Suarez-Garcia A. Martinez-Alonso J. M. D. Tascon J. Power Sources 2006 153 419 423
66. M. Kodama J. Yamashita Y. Soneda H. Hatori S. Nishimura K. Kamegawa Mater. Sci. Eng., B 2004 108 156 161
67. M. A. M. Elsayed, PhD thesis, University of Strathclyde, 2007
68. T. J. Bandosz and C. O. Ania, Activated Carbon Surfaces in Environmental Remediation, Chapter 4 - Surface Chemistry of Activated Carbon and It Characterisation, Elsevier, 2006
69. B. Fang L. Binder J. Power Sources 2006 163 616 622
70. D. Lozano-Castelló D. Cazorla-Amorós A. Linares-Solano S. Shiraishi H. Kurihara A. Oya Carbon 2003 41 1765 1775
71. W. Dmowski T. Egami K. E. Swider-Lyons C. T. Love D. R. Rolison J. Phys. Chem. B 2002 106 12677 12683
72. S. Trasatti G. Buzzanca J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1971 29
73. J. M. Fletcher W. E. Gardner B. F. Greenfield M. J. Holdoway M. H. Rand J. Chem. Soc. A 1968 653 657
74. J. B. Goodenough, in Progress in Solid-State Chemistry, ed., N. Reiss, Elsevier, vol. 5, 1971
75. J. P. Zheng T. R. Jow J. Electrochem. Soc. 1995 142 L6 L8
76. J. P. Zheng P. J. Cygan T. R. Jow J. Electrochem. Soc. 1995 142 2699 2703
77. I.-H. Kim J.-H. Kim Y.-H. Lee K.-B. Kim J. Electrochem. Soc. 2005 152 A2170 A2178
78. C.-C. Hu W.-C. Chen K.-H. Chang J. Electrochem. Soc. 2004 151 A281 A290
79. M. Jayalakshmi K. Balasubramanian Int. J. Electrochem. Sci. 2008 3 1196 1217
80. H. Y. Lee J. B. Goodenough J. Solid State Chem. 1999 144 220 223
81. H. Y. Lee J. B. Goodenough J. Solid State Chem. 1999 148 81 84
82. X. Zhao C. Johnston P. S. Grant J. Mater. Chem. 2009 19 8755 8760
83. A. Chandra A. J. Roberts R. C. T. Slade Solid State Commun. 2008 147 83 87
84. A. Chandra A. J. Roberts E. Lam How Yee R. C. T. Slade Pure Appl. Chem. 2009 81 1489 1498
85. Z. J. Lao K. Konstantinov Y. Tournaire S. H. Ng G. X. Wang H. K. Liu J. Power Sources 2006 162 1451 1454
86. R. N. Reddy R. G. Reddy J. Power Sources 2006 156 700 704
87. I.-H. Kim J.-H. Kim B.-W. Cho Y.-H. Lee K.-B. Kim J. Electrochem. Soc. 2006 153 A989 A996
88. I.-H. Kim J.-H. Kim B.-W. Cho K.-B. Kim J. Electrochem. Soc. 2006 153 A1451 A1458
89. G. G. Amatucci F. Badway A. Du Pasquier T. Zheng J. Electrochem. Soc. 2001 148 A930 A939
90. A. Du Pasquier A. Laforgue P. Simon G. G. Amatucci J.-F. Fauvarque J. Electrochem. Soc. 2002 149 A302 A306
91. A. Du Pasquier I. Plitz S. Menocal G. Amatucci J. Power Sources 2003 115 171 178
92. V. Khomenko E. Raymundo-Piñero F. Béguin J. Power Sources 2008 177 643 651
93. S. R. Sivakkumar J. Y. Nerkar A. G. Pandolfo Electrochim. Acta 2010 55 3330 3335
94. A. Yoshino T. Tsubata M. Shimoyamada H. Satake Y. Okano S. Mori S. Yatab J. Electrochem. Soc. 2004 151 A2180 A2182
95. Y.-g. Wang Y.-y. Xia Electrochem. Commun. 2005 7 1138 1142
96. Y.-g. Wang Y.-y. Xia J. Electrochem. Soc. 2006 153 A450 A454
97. Y.-g. Wang J.-y. Luo C.-x. Wang Y.-y. Xia J. Electrochem. Soc. 2006 153 A1425 A1431
98. A. Burke Electrochim. Acta 2007 53 1083 1091
99. K. Naoi P. Simon Electrochem. Soc. Interface 2008 34 37
100. A. Rudge J. Davey I. Raistrick S. Gottesfeld J. Power Sources 1994 47 89 107
101. C. C. Hu T. W. Tsou J. Power Sources 2003 115 179 186
102. K. W. Nam W. S. Yoon K. B. Kim Electrochim. Acta 2002 47 3201 3209
103. C. C. Hu C. C. Wang J. Electrochem. Soc. 2003 150 A1079 A1084
104. R. N. Reddy R. G. Reddy J. Power Sources 2003 124 330 337
105. J. K. Chang Y. L. Chen W. T. Tasai J. Power Sources 2004 135 344 353
106. J. Deng X. Xing W. Zhang Y. Peng J. Wang X. Long P. Li A. S. C. Chan Eur. Polym. J. 2002 38 2497 2501
107. R. Kötz M. Carlen Electrochim. Acta 2000 45 2482 2498
108. Q. Wang J. Li W. Gao K. Wu X. Wang New Carbon Mater. 2008 23 275 280
109. T. Shinomiya V. Gupta N. Miura Electrochim. Acta 2004 51 4412 4419
110. V. Gupta N. Miura J. Power Sources 2006 157 616 620
111. V. Gupta N. Miura Electrochim. Acta 2006 52 1721 1726
112. S. I. Fletcher F. B. Sillars N. E. Hudson P. J. Hall J. Chem. Eng. Data 2010 55 778 782
113. Y. Zhang H. Feng X. Wu L. Wang A. Zhang T. Xia H. Dong X. Li L. Zhang Int. J. Hydrogen Energy 2009 34 4889 4899
114. F. B. Sillars, A. J. R. Rennie and P. J. Hall, unpublished data
115. P. Kilaru G. A. Baker P. Scovazzo J. Chem. Eng. Data 2007 52 2306 2314
116. K. Kim C. Lang R. Moulton P. A. Kohl J. Electrochem. Soc. 2004 151 A1168 A1172
117. Y.-J. Kim Y. Matsuzawa S. Ozaki K. C. Park C. Kim M. Endo H. Yoshida G. Masuda T. Sato M. S. Dresselhaus J. Electrochem. Soc. 2005 152 A710 A715
118. D. R. MacFarlane J. Sun J. Golding P. Meakin M. Forsyth Electrochim. Acta 2000 45 1271 1278
119. H. Matsumoto M. Yanagida M. K.TanimotoNomura Y. Kitagawa Y. Miyazaki Chem. Lett. 2000 922 932
120. H. Matsumoto H. Kageyama Y. Miyazaki Chem. Lett. 2001 182 183
121. J. Sun M. Forsyth D. R. MacFarlane J. Phys. Chem. B 1998 102 8858 8864
122. W. Lu K. Henry C. Turchi J. Pellegrino J. Electrochem. Soc. 2008 155 A361 A367
123. Merck KGaA, Darmstadt, Germany, www.merck-chemicals.com, 2008
124. J. M. Crosthwaite M. J. Muldoon J. K. Dixon J. L. Anderson J. F. Brennecke J. Chem. Thermodyn. 2005 37 559 568
125. M. Galínski A. Lewandowski I. Stepniak Electrochim. Acta 2006 51 5567 5580
126. K. R. Harris L. A. Woolf J. Chem. Eng. Data 2005 50 1777 1782
127. D. R. MacFarlane P. Meakin J. Sun N. Amini M. Forsyth J. Phys. Chem. B 1999 103 4164 4170
128. A. B. McEwen H. L. Ngo K. LeCompte J. Goldman J. Electrochem. Soc. 1999 146 1687 1695
129. M. E. Kandil K. N. Marsh J. Chem. Eng. Data 2007 52 2382 2387
130. A. Noda K. Hayamizu M. Watanabe J. Phys. Chem. B 2001 105 4603 4610
131. H. Ohno M. Yoshizawa Solid State Ionics 2002 303 309
132. H. Tokuda K. Hayamizu K. Ishii M. A. B. H. Susan M. Watanabe J. Phys. Chem. B 2004 108 16593 16600
133. H. Tokuda K. Hayamizu K. Ishii M. A. B. H. Susan M. Watanabe J. Phys. Chem. B 2005 109 6103 6110
134. H. Tokuda K. Ishii M. A. B. H. Susan S. Tsuzuki K. Hayamizu M. Watanabe J. Phys. Chem. B 2006 110 2833 2839
135. J. A. Widegren E. M. Saurer K. M. Marsh J. W. Magee J. Chem. Thermodyn. 2005 37 569 575
136. W. Xu C. A. Angell Science 2003 302 422 425
137. D. Rochefort A.-L. Pont Electrochem. Commun. 2006 8 1539 1543
138. R. Mysyk E. Raymundo-Piñero M. Anouti D. Lemordant F. Béguin Electrochem. Commun. 2010 12 414 417
139. N. A. Choudhury S. Sampath A. K. Shukla Energy Environ. Sci. 2009 2 55 67
140. V. V. N. Obreja Phys. E. 2008 40 2596 2605
141. E. Raymundo-Piñero K. Kierzek J. Machnikowski F. Béguin Carbon 2006 44 2498 2507
142. J. Chmiola G. Yushin Y. Gogotsi C. Portet P. Simon P. L. Taberna Science 2006 313 1760 1763
143. J. Chmiola C. Largeot P. L. Taberna P. Simon Y. Gogotsi Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 3392 3395
144. C. Largeot C. Portet J. Chmiola P. L. Taberna Y. Gogotsi P. Simon J. Am. Chem. Soc. 2008 130 2730 2731
145. C. O. Ania J. Pernak F. Stefaniak E. Raymuñdo-Pinero F. Béguin Carbon 2006 44 3126 3130
146. J. A. Fernández S. Tennison O. Kozynchenko F. Rubiera F. Stoeckli T. A. Centeno Carbon 2009 47 1598 1604
147. A. Balducci R. Dugas P. L. Taberna P. Simon D. Plée M. Mastragostino S. Passerini J. Power Sources 2007 165 922 927
148. D. Aurbach M. D. Levi G. Salitra N. Levy E. Pollak J. Muthu J. Electrochem. Soc. 2008 155 A745 A753
149. P. Delahay, Double-Layer and Electrode Kinetics, Interscience Publishers, New York, 1965
150. J. Huang B. Sumpter V. Meunier Chem.-Eur. J. 2008 14 6614 6626
151. C. Kim K. S. Yang Appl. Phys. Lett. 2003 83 1216 1218
152. J. A. Fernández T. Morishita M. Toyoda M. Inagaki F. Stoeckli T. A. Centeno J. Power Sources 2007 175 675 679
153. A. Fuertes F. Pico J. M. Rojo J. Power Sources 2004 133 329 336
154. P. J. Hall S. Brown J. Fernandez J. M. Calo Carbon 2000 38 1257 1259