In situ NMR spectroscopy of supercapacitors: Insight into the charge storage mechanism

Journal of the American Chemical Society

Volumn 135, Issue 50, 2013, Pages 18968-18980

  Wang, Hao ^a,b   Forse, Alexander C ^a   Griffin, John M ^a   Trease, Nicole M ^b   Trognko, Lorie ^c   Taberna, Pierre Louis ^c   Simon, Patrice ^c   Grey, Clare P ^a,b  

^a UNIVERSITY OF CAMBRIDGE   (United Kingdom)

^b STONY BROOK UNIVERSITY   (United States)

^c UNIVERSITÉ DE TOULOUSE   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACTIVATED CARBON ELECTRODE; DEVELOPMENT AND APPLICATIONS; ELECTROCHEMICAL CAPACITOR; ELECTRODE-ELECTROLYTE INTERFACES; HIGH POWER CAPABILITY; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE(NMR); NUCLEUS-INDEPENDENT CHEMICAL SHIFTS; SUPER-CAPACITOR CHARGING;

ACTIVATED CARBON; CYCLIC VOLTAMMETRY; DESORPTION; ELECTROLYTES; IONS; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY;

ELECTROLYTIC CAPACITORS;

ACTIVATED CARBON; ELECTROLYTE;

ARTICLE; CYCLIC POTENTIOMETRY; ELECTRIC CAPACITANCE; ELECTRIC POTENTIAL; ELECTROCHEMISTRY; ELECTRODE; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY;

EID: 84890742997     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja410287s     Document Type: Article

References (74)

1. Simon, P.; Gogotsi, Y. Nat. Mater. 2008, 7, 845-854
2. Miller, J. R.; Simon, P. Science 2008, 321, 651-652
3. Miller, J. R.; Burke, A. Electrochem. Soc. Interface 2008, 17, 53-57
4. Zhai, Y.; Dou, Y.; Zhao, D.; Fulvio, P. F.; Mayes, R. T.; Dai, S. Adv. Mater. 2011, 23, 4828-4850
5. Chmiola, J.; Yushin, G.; Gogotsi, Y.; Portet, C.; Simon, P.; Taberna, P.-L. Science 2006, 313, 1760-1763
6. Chmiola, J.; Largeot, C.; Taberna, P. L.; Simon, P.; Gogotsi, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 3392-3395
7. Lin, R.; Taberna, P. L.; Chmiola, J.; Guay, D.; Gogotsi, Y.; Simon, P. J. Electrochem. Soc. 2009, 156, A7-A12
8. Simon, P.; Gogotsi, Y. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1094-1103
9. Levi, M. D.; Salitra, G.; Levy, N.; Aurbach, D.; Maier, J. Nat. Mater. 2009, 8, 872-875
10. Levi, M. D.; Levy, N.; Sigalov, S.; Salitra, G.; Aurbach, D.; Maier, J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 13220-13222
11. Levi, M. D.; Sigalov, S.; Salitra, G.; Elazari, R.; Aurbach, D. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 120-124
12. Levi, M. D.; Sigalov, S.; Salitra, G.; Elazari, R.; Aurbach, D.; Daikhin, L.; Presser, V. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 1247-1256
13. Boukhalfa, S.; He, L.; Melnichenko, Y. B.; Yushin, G. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 1-6
14. Sharma, K.; Bilheux, H. Z.; Walker, L. M. H.; Voisin, S.; Mayes, R. T.; Kiggans, J. O.; Yiacoumi, S.; DePaoli, D. W.; Dai, S.; Tsouris, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 11740-11747
15. Richey, F. W.; Dyatkin, B.; Gogotsi, Y.; Elabd, Y. A. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 12818-12826
16. Feng, G.; Cummings, P. T. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 2859-2864
17. Feng, G.; Qiao, R.; Huang, J.; Sumpter, B. G.; Meunier, V. ACS Nano 2010, 4, 2382-2390
18. Feng, G.; Qiao, R.; Huang, J.; Dai, S.; Sumpter, B. G.; Meunier, V. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 1152-1161
19. Shim, Y.; Kim, H. J. ACS Nano 2010, 4, 2345-2355
20. Merlet, C.; Salanne, M.; Rotenberg, B.; Madden, P. A. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 16613-16618
21. Merlet, C.; Salanne, M.; Rotenberg, B.; Madden, P. A. Electrochim. Acta 2013, 101, 262-271
22. Merlet, C.; Rotenberg, B.; Madden, P. A.; Salanne, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 15781-15792
23. Merlet, C.; Rotenberg, B.; Madden, P. A.; Taberna, P. L.; Simon, P.; Gogotsi, Y.; Salanne, M. Nat. Mater. 2012, 11, 306-310
24. Kondrat, S.; Kornyshev, A. J. Phys.: Condens. Matter 2011, 23, 022201
25. Kondrat, S.; Georgi, N.; Fedorov, M. V; Kornyshev, A. A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 11359-11366
26. Kondrat, S.; Kornyshev, A. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 12399-12406
27. Harris, R. K.; Thompson, T. V.; Norman, P. R.; Pottage, C.; Trethewey, A. N. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1995, 91, 1795-1799
28. Harris, R. K.; Thompson, T. V.; Norman, P. R.; Pottage, C. J. Chem. Soc. Faraday. Trans. 1996, 92, 2615-2618
29. Harris, R. K.; Thompson, T. V.; Norman, P. R.; Pottage, C. Carbon 1999, 37, 1425-1430
30. Dickinson, L. M.; Harris, R. K.; Shaw, J. A.; Chinn, M.; Norman, P. R. Magn. Reson. Chem. 2000, 38, 918-924
31. Forse, A. C.; Griffin, J. M.; Wang, H.; Trease, N. M.; Presser, V.; Gogotsi, Y.; Simon, P.; Grey, C. P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 7722-7730
32. Wang, H.; Köster, T. K.-J.; Trease, N. M.; Ségalini, J.; Taberna, P.-L.; Simon, P.; Gogotsi, Y.; Grey, C. P. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19270-19273
33. Borchardt, L.; Oschatz, M.; Paasch, S.; Kaskel, S.; Brunner, E. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 15177-84
34. Mitani, S.; Murakami, C.; Korai, Y.; Minato, Y.; Ishimoto, S.; Suematsu, S.; Tamamitsu, K. Electrochim. Acta 2013, 94, 30-33
35. Anderson, R. J.; McNicholas, T. P.; Kleinhammes, A.; Wang, A.; Liu, J.; Wu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8618-8626
36. Liu, X.; Pan, X.; Shen, W.; Ren, P.; Han, X.; Bao, X. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 7803-7809
37. Sekhaneh, W.; Kotecha, M.; Dettlaff-Weglikowska, U.; Veeman, W. S. Chem. Phys. Lett. 2006, 428, 143-147
38. Chen, Q.; Herberg, J. L.; Mogilevsky, G.; Wang, H.-J.; Stadermann, M.; Holt, J. K.; Wu, Y. Nano Lett. 2008, 8, 1902-1905
39. Shen, K.; Pietrass, T. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 9937-9942
40. Schleyer, P. v. R.; Maerker, C.; Dransfeld, A.; Jiao, H.; Hommes, N. J. R. V. E. J. Am. Chem. Soc. 1996, 7863, 6317-6318
41. Chen, Z.; Wannere, C. S.; Corminboeuf, C.; Puchta, R.; Schleyer, P. v. R. Chem. Rev. 2005, 105, 3842-3888
42. Moran, D.; Stahl, F.; Bettinger, H. F.; Scaefer, H. F., III; Schleyer, P. v. R. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6746-6752
43. Mamone, S.; Concistrè, M.; Heinmaa, I.; Carravetta, M.; Kuprov, I.; Wall, G.; Denning, M.; Lei, X.; Chen, J. Y.-C.; Li, Y.; Murata, Y.; Turro, N. J.; Levitt, M. H. Chem. Phys. Chem. 2013, 14, 3121-30
44. Bühl, M. Chem.-Eur. J. 1998, 4, 734-739
45. Sebastiani, D. Chem. Phys. Chem. 2006, 7, 164-175
46. Besley, N. A.; Noble, A. J. Chem. Phys. 2008, 128, 101102
47. Kibalchenko, M.; Payne, M. C.; Yates, J. R. ACS Nano 2011, 5, 537-545
48. Lee, S.-I.; Saito, K.; Kanehashi, K.; Hatakeyama, M.; Mitani, S.; Yoon, S.-H.; Korai, Y.; Mochida, I. Carbon 2006, 44, 2578-2586
49. Azaïs, P.; Duclaux, L.; Florian, P.; Massiot, D.; Lillo-Rodenas, M.-A.; Linares-Solano, A.; Peres, J.-P.; Jehoulet, C.; Béguin, F. J. Power Sources 2007, 171, 1046-1053
50. Deschamps, M.; Gilbert, E.; Azais, P.; Raymundo-Piñero, E.; Ammar, M. R.; Simon, P.; Massiot, D.; Béguin, F. Nat. Mater. 2013, 12, 351-358
51. Blanc, F.; Leskes, M.; Grey, C. P. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1952-1963
52. Trease, N. M.; Zhou, L.; Chang, H. J.; Zhu, B. Y.; Grey, C. P. Solid State Nucl. Magn. Reson. 2012, 42, 62-70
53. Chevallier, F.; Letellier, M.; Morcrette, M.; Tarascon, J.-M.; Frackowiak, E.; Rouzaud, J.-N.; Béguin, F. Electrochem. Solid State Lett. 2003, 6, A225-A228
54. Letellier, M.; Chevallier, F.; Béguin, F.; Frackowiak, E.; Rouzaud, J.-N. J. Phys. Chem. Solids 2004, 65, 245-251
55. Letellier, M.; Chevallier, F.; Morcrette, M. Carbon 2007, 45, 1025-1034
56. Laudisio, G.; Dash, R. K.; Singer, J. P.; Yushin, G.; Gogotsi, Y.; Fischer, J. E. Langmuir 2006, 22, 8945-8950
57. Cory, D. G.; Ritchey, W. M. J. Magn. Reson. 1988, 80, 128-132
58. Massiot, D.; Fayon, F.; Capron, M.; King, I.; Le Calvé, S.; Alonso, B.; Durand, J.-O.; Bujoli, B.; Gan, Z.; Hoatson, G. Magn. Reson. Chem. 2002, 40, 70-76
59. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, revision E.01; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
60. Francke, R.; Cericola, D.; Kötz, R.; Weingarth, D.; Waldvogel, S. R. Electrochim. Acta 2012, 62, 372-380
61. Ulrich, R.; Glaser, R. W.; Ulrich, A. S. J. Magn. Reson. 2003, 164, 115-127
62. Glaser, R. W.; Ulrich, A. S. J. Magn. Reson. Res. 2003, 164, 104-114
63. Zhou, L.; Leskes, M.; Ilott, A. J.; Trease, N. M.; Grey, C. P. J. Magn. Reson. 2013, 234, 44-57
64. Aurbach, D.; Levi, M. D.; Salitra, G.; Levy, N.; Pollak, E.; Muthu, J. J. Electrochem. Soc. 2008, 155, A745-A753
65. Merlet, C.; Péan, C.; Rotenberg, B.; Madden, P. A.; Daffos, B.; Taberna, P.-L.; Simon, P.; Salanne, M. Nat. Commun. 2013, 4, 2701, DOI: 10.1038/ncomms3701.
66. Ruch, P. W.; Kötz, R.; Wokaun, A. Electrochim. Acta 2009, 54, 4451-4458
67. Hantel, M. M.; Presser, V.; Kötz, R.; Gogotsi, Y. Electrochem. Commun. 2011, 13, 1221-1224
68. Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1956, 24, 1111
69. Pople, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1966, 1-5
70. Harris, P. Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 2005, 30, 235-253
71. Popov, I. A.; Bozhenko, K. V; Boldyrev, A. I. Nano Res. 2012, 5, 117-123
72. Vähäkangas, J.; Ikäläinen, S.; Lantto, P.; Vaara, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 4634-4641
73. Deschamps, M.; Cadars, S.; Gilbert, E.; Azaïs, P.; Raymundo-Pinero, E.; Béguin, F.; Massiot, D. Solid State Nucl. Magn. Reson. 2012, 42, 81-86
74. Bondi, A. J. Phys. Chem. 1965, 68, 441-451