Towards superior volumetric performance: Design and preparation of novel carbon materials for energy storage

Energy and Environmental Science

Volumn 8, Issue 5, 2015, Pages 1390-1403

  Zhang, Chen ^a,b   Lv, Wei ^c   Tao, Ying ^a   Yang, Quan Hong ^a,b,c  

^a TIANJIN UNIVERSITY   (China)

^b Collaborative Innovation Center of Chemical Science and Engineering ^*  (China)

^c TSINGHUA UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ENERGY STORAGE;

BUILDING BLOCKES; CARBON BASED MATERIALS; CARBON MATERIAL; CARBON-BASED ELECTRODES; ELECTROCHEMICAL ENERGY STORAGE; POROUS STRUCTURES; RECENT PROGRESS; SMART DEVICES;

CARBON;

CARBON; DESIGN METHOD; ELECTRIC VEHICLE; ELECTROCHEMICAL METHOD; ELECTRODE; ENERGY CONSERVATION; PERFORMANCE ASSESSMENT; POROUS MEDIUM; TRANSFORMATION; VOLUME CHANGE;

EID: 84928946652     PISSN: 17545692     EISSN: 17545706     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c5ee00389j     Document Type: Review

References (122)

1. C. Liu F. Li L. P. Ma H. M. Cheng Adv. Mater. 2010 22 E28 E62
2. A. S. Arico P. Bruce B. Scrosati J. M. Tarascon W. Van Schalkwijk Nat. Mater. 2005 4 366 377
3. P. G. Bruce S. A. Freunberger L. J. Hardwick J. M. Tarascon Nat. Mater. 2012 11 19 29
4. E. Karden S. Ploumen B. Fricke T. Miller K. Snyder J. Power Sources 2007 168 2 11
5. N. S. Choi Z. H. Chen S. A. Freunberger X. L. Ji Y. K. Sun K. Amine G. Yushin L. F. Nazar J. Cho P. G. Bruce Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 9994 10024
6. B. Dunn H. Kamath J. M. Tarascon Science 2011 334 928 935
7. J. M. Tarascon M. Armand Nature 2001 414 359 367
8. P. Simon Y. Gogotsi B. Dunn Science 2014 343 1210 1211
9. B. C. H. Steele A. Heinzel Nature 2001 414 345 352
10. G. M. Zhou F. Li H. M. Cheng Energy Environ. Sci. 2014 7 1307 1338
11. H. Nishide K. Oyaizu Science 2008 319 737 738
12. P. Simon Y. Gogotsi Acc. Chem. Res. 2013 46 1094 1103
13. L. B. Hu M. Pasta F. La Mantia L. F. Cui S. Jeong H. D. Deshazer J. W. Choi S. M. Han Y. Cui Nano Lett. 2010 10 708 714
14. P. Simon Y. Gogotsi Nat. Mater. 2008 7 845 854
15. Y. P. Zhai Y. Q. Dou D. Y. Zhao P. F. Fulvio R. T. Mayes S. Dai Adv. Mater. 2011 23 4828 4850
16. E. Frackowiak F. Beguin Carbon 2001 39 937 950
17. V. Etacheri R. Marom R. Elazari G. Salitra D. Aurbach Energy Environ. Sci. 2011 4 3243 3262
18. M. Winter J. O. Besenhard M. E. Spahr P. Novak Adv. Mater. 1998 10 725 763
19. K. Zaghib J. Shim A. Guerfi P. Charest K. A. Striebel Electrochem. Solid-State Lett. 2005 8 A207 A210
20. F. Y. Su C. H. You Y. B. He W. Lv W. Cui F. M. Jin B. H. Li Q. H. Yang F. Y. Kang J. Mater. Chem. 2010 20 9644 9650
21. D. W. Wang Q. C. Zeng G. M. Zhou L. C. Yin F. Li H. M. Cheng I. R. Gentle G. Q. M. Lu J. Mater. Chem. A 2013 1 9382 9394
22. A. Manthiram Y. Z. Fu Y. S. Su Acc. Chem. Res. 2013 46 1125 1134
23. F. Bonaccorso Z. Sun T. Hasan A. C. Ferrari Nat. Photonics 2010 4 611 622
24. Y. Tao X. Y. Xie W. Lv D. M. Tang D. B. Kong Z. H. Huang H. Nishihara T. Ishii B. H. Li D. Golberg F. Y. Kang T. Kyotani Q. H. Yang Sci. Rep. 2013 3 2975
25. S. Xin Y. G. Guo L. J. Wan Acc. Chem. Res. 2012 45 1759 1769
26. X. L. Ji K. T. Lee L. F. Nazar Nat. Mater. 2009 8 500 506
27. Y. Gogotsi ACS Nano 2014 8 5369 5371
28. R. Lin P. L. Taberna J. Chmiola D. Guay Y. Gogotsi P. Simon J. Electrochem. Soc. 2009 156 A7 A12
29. J. Chmiola C. Largeot P. L. Taberna P. Simon Y. Gogotsi Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 3392 3395
30. C. Largeot C. Portet J. Chmiola P. L. Taberna Y. Gogotsi P. Simon J. Am. Chem. Soc. 2008 130 2730 2731
31. Y. W. Zhu S. Murali M. D. Stoller K. J. Ganesh W. W. Cai P. J. Ferreira A. Pirkle R. M. Wallace K. A. Cychosz M. Thommes D. Su E. A. Stach R. S. Ruoff Science 2011 332 1537 1541
32. C. R. Perez S. H. Yeon J. Segalini V. Presser P. L. Taberna P. Simon Y. Gogotsi Adv. Funct. Mater. 2013 23 1081 1089
33. C. F. Zhang Y. B. Xie G. W. Sun A. Pentecost J. T. Wang W. M. Qiao L. C. Ling D. H. Long Y. Gogotsi J. Electrochem. Soc. 2014 161 A1486 A1494
34. Y. Tao D. B. Kong C. Zhang W. Lv M. X. Wang B. H. Li Z. H. Huang F. Y. Kang Q. H. Yang Carbon 2014 69 169 177
35. D. W. Wang F. Li M. Liu G. Q. Lu H. M. Cheng Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 373 376
36. Y. R. Liang R. W. Fu D. C. Wu ACS Nano 2013 7 1748 1754
37. H. Zhong F. Xu Z. H. Li R. W. Fu D. C. Wu Nanoscale 2013 5 4678 4682
38. Y. R. Liang F. X. Liang H. Zhong Z. H. Li R. W. Fu D. C. Wu J. Mater. Chem. A 2013 1 7000 7005
39. Z. H. Li D. C. Wu X. Huang J. H. Ma H. Liu Y. R. Liang R. W. Fu K. Matyjaszewski Energy Environ. Sci. 2014 7 3006 3012
40. M. Oschatz L. Borchardt M. Thommes K. A. Cychosz I. Senkovska N. Klein R. Frind M. Leistner V. Presser Y. Gogotsi S. Kaskel Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 7577 7580
41. X. Y. Zheng W. Lv Y. Tao J. J. Shao C. Zhang D. H. Liu J. Y. Luo D. W. Wang Q. H. Yang Chem. Mater. 2014 26 6896 6903
42. J. Yan Q. Wang T. Wei Z. J. Fan Adv. Energy Mater. 2014 4 1300816
43. Y. Gogotsi P. Simon Science 2011 334 917 918
44. E. Frackowiak F. Béguin Carbon 2001 39 937 950
45. G. M. Zhou S. F. Pei L. Li D. W. Wang S. G. Wang K. Huang L. C. Yin F. Li H. M. Cheng Adv. Mater. 2014 26 625 631
46. X. W. Yang C. Cheng Y. F. Wang L. Qiu D. Li Science 2013 341 534 537
47. J. Maier Nat. Mater. 2005 4 805 815
48. C. D. Liang N. J. Dudney J. Y. Howe Chem. Mater. 2009 21 4724 4730
49. X. L. Yu J. G. Wang Z. H. Huang W. C. Shen F. Y. Kang Electrochem. Commun. 2013 36 66 70
50. Y. J. Kim Y. Abe T. Yanagiura K. C. Park M. Shimizu T. Iwazaki S. Nakagawa M. Endo M. S. Dresselhaus Carbon 2007 45 2116 2125
51. Z. Chen J. Wen C. Yan L. Rice H. Sohn M. Shen M. Cai B. Dunn Y. Lu Adv. Energy Mater. 2011 1 551 556
52. Y. Zhou M. Ghaffari M. Lin E. M. Parsons Y. Liu B. L. Wardle Q. M. Zhang Electrochim. Acta 2013 111 608 613
53. H. Zhang G. P. Cao Z. Y. Wang Y. S. Yang Z. J. Shi Z. N. Gu Nano Lett. 2008 8 2664 2668
54. A. K. Geim K. S. Novoselov Nat. Mater. 2007 6 183 191
55. J. J. Shao W. Lv Q. H. Yang Adv. Mater. 2014 26 5586 5612
56. Z. Xu C. Gao Nat. Commun. 2011 2 571
57. C. M. Chen Q. H. Yang Y. G. Yang W. Lv Y. F. Wen P. X. Hou M. Z. Wang H. M. Cheng Adv. Mater. 2009 21 3007 3011
58. W. Lv Z. J. Li G. M. Zhou J. J. Shao D. B. Kong X. Y. Zheng B. H. Li F. Li F. Y. Kang Q. H. Yang Adv. Funct. Mater. 2014 24 3456 3463
59. S. S. Li Y. H. Luo W. Lv W. J. Yu S. D. Wu P. X. Hou Q. H. Yang Q. B. Meng C. Liu H. M. Cheng Adv. Energy Mater. 2011 1 486 490
60. Z. P. Chen W. C. Ren L. B. Gao B. L. Liu S. F. Pei H. M. Cheng Nat. Mater. 2011 10 424 428
61. H. Hu Z. B. Zhao W. B. Wan Y. Gogotsi J. S. Qiu Adv. Mater. 2013 25 2219 2223
62. J. Hu Z. Kang F. Li X. Huang Carbon 2014 67 221 229
63. Y. Wang Z. Q. Shi Y. Huang Y. F. Ma C. Y. Wang M. M. Chen Y. S. Chen J. Phys. Chem. C 2009 113 13103 13107
64. C. G. Liu Z. N. Yu D. Neff A. Zhamu B. Z. Jang Nano Lett. 2010 10 4863 4868
65. X. H. Cao Z. Y. Yin H. Zhang Energy Environ. Sci. 2014 7 1850 1865
66. W. Lv C. Zhang Z. Li Q.-H. Yang J. Phys. Chem. Lett. 2015 6 658 668
67. X. G. Han M. R. Funk F. Shen Y. C. Chen Y. Y. Li C. J. Campbell J. Q. Dai X. F. Yang J. W. Kim Y. L. Liao J. W. Connell V. Barone Z. F. Chen Y. Lin L. B. Hu ACS Nano 2014 8 8255 8265
68. Y. X. Xu Z. Y. Lin X. Zhong X. Q. Huang N. O. Weiss Y. Huang X. F. Duan Nat. Commun. 2014 5 4554
69. L. L. Jiang L. Z. Sheng C. L. Long Z. J. Fan Nano Energy 2015 11 471 480
70. D. S. Yu K. L. Goh H. Wang L. Wei W. C. Jiang Q. Zhang L. M. Dai Y. Chen Nat. Nanotechnol. 2014 9 555
71. J. Yan Q. Wang C. P. Lin T. Wei Z. J. Fan Adv. Energy Mater. 2014 4 1400500
72. Y. Yoon K. Lee S. Kwon S. Seo H. Yoo S. Kim Y. Shin Y. Park D. Kim J. Y. Choi H. Lee ACS Nano 2014 8 4580 4590
73. L. Qiu J. Z. Liu S. L. Y. Chang Y. Z. Wu D. Li Nat. Commun. 2012 3 1241
74. S. Murali N. Quarles L. L. Zhang J. R. Potts Z. Q. Tan Y. L. Lu Y. W. Zhu R. S. Ruoff Nano Energy 2013 2 764 768
75. T. Kim G. Jung S. Yoo K. S. Suh R. S. Ruoff ACS Nano 2013 7 6899 6905
76. M. Ghaffari Y. Zhou H. P. Xu M. R. Lin T. Y. Kim R. S. Ruoff Q. M. Zhang Adv. Mater. 2013 25 4879 4885
77. M. Kunowsky A. Garcia-Gomez V. Barranco J. M. Rojo J. Ibanez J. D. Carruthers A. Linares-Solano Carbon 2014 68 553 562
78. J. Yan Q. Wang T. Wei L. L. Jiang M. L. Zhang X. Y. Jing Z. J. Fan ACS Nano 2014 8 4720 4729
79. N. Jung S. Kwon D. Lee D. M. Yoon Y. M. Park A. Benayad J. Y. Choi J. S. Park Adv. Mater. 2013 25 6854 6858
80. J. Yan J. P. Liu Z. J. Fan T. Wei L. J. Zhang Carbon 2012 50 2179 2188
81. L. F. Chen X. D. Zhang H. W. Liang M. G. Kong Q. F. Guan P. Chen Z. Y. Wu S. H. Yu ACS Nano 2012 6 7092 7102
82. J. Y. Luo H. D. Jang J. X. Huang ACS Nano 2013 7 1464 1471
83. Z. S. Wu G. M. Zhou L. C. Yin W. Ren F. Li H. M. Cheng Nano Energy 2012 1 107 131
84. Z. S. Wu W. C. Ren L. Wen L. B. Gao J. P. Zhao Z. P. Chen G. M. Zhou F. Li H. M. Cheng ACS Nano 2010 4 3187 3194
85. K. Zhang L. L. Zhang X. S. Zhao J. S. Wu Chem. Mater. 2010 22 1392 1401
86. Z. Ling C. E. Ren M. Q. Zhao J. Yang J. M. Giammarco J. S. Qiu M. W. Barsoum Y. Gogotsi Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2014 111 16676 16681
87. P. Oh S. Myeong W. Cho M. J. Lee M. Ko H. Y. Jeong J. Cho Nano Lett. 2014 14 5965 5972
88. Z. H. Wang P. Tammela P. Zhang M. Stromme L. Nyholm J. Mater. Chem. A 2014 2 16761 16769
89. H. G. Jung N. Venugopal B. Scrosati Y. K. Sun J. Power Sources 2013 221 266 271
90. Y. J. Kim Y. Abe T. Yanaglura K. C. Park M. Shimizu T. Iwazaki S. Nakagawa M. Endo M. S. Dresselhaus Carbon 2007 45 2116 2125
91. X. Zhao L. L. Zhang S. Murali M. D. Stoller Q. H. Zhang Y. W. Zhu R. S. Ruoff ACS Nano 2012 6 5404 5412
92. U. Kasavajjula C. S. Wang A. J. Appleby J. Power Sources 2007 163 1003 1039
93. G. Derrien J. Hassoun S. Panero B. Scrosati Adv. Mater. 2007 19 2336 2340
94. M. J. Zhi C. C. Xiang J. T. Li M. Li N. Q. Wu Nanoscale 2013 5 72 88
95. B. Wang X. L. Li T. F. Qiu B. Luo J. Ning J. Li X. F. Zhang M. H. Liang L. J. Zhi Nano Lett. 2013 13 5578 5584
96. M. Ghidiu M. R. Lukatskaya M. Q. Zhao Y. Gogotsi M. W. Barsoum Nature 2014 516 78 81
97. S. K. Cheah E. Perre M. Rooth M. Fondell A. Harsta L. Nyholm M. Boman T. Gustafsson J. Lu P. Simon K. Edstrom Nano Lett. 2009 9 3230 3233
98. J. H. Sung S. J. Kim S. H. Jeong E. H. Kim K. H. Lee J. Power Sources 2006 162 1467 1470
99. K. Jost G. Dion Y. Gogotsi J. Mater. Chem. A 2014 2 10776 10787
100. M. Beidaghi Y. Gogotsi Energy Environ. Sci. 2014 7 867 884
101. Y. G. Zhu Y. Wang Y. M. Shi J. I. Wong H. Y. Yang Nano Energy 2014 3 46 54
102. Z. S. Wu K. Parvez A. Winter H. Vieker X. J. Liu S. Han A. Turchanin X. L. Feng K. Müllen Adv. Mater. 2014 26 4552 4558
103. W. P. Si C. L. Yan Y. Chen S. Oswald L. Y. Han O. G. Schmidt Energy Environ. Sci. 2013 6 3218 3223
104. H. R. Byon S. W. Lee S. Chen P. T. Hammond Y. Shao-Horn Carbon 2011 49 457 467
105. J. A. Lee M. K. Shin S. H. Kim H. U. Cho G. M. Spinks G. G. Wallace M. D. Lima X. Lepro M. E. Kozlov R. H. Baughman S. J. Kim Nat. Commun. 2013 4 1970
106. J. Chmiola C. Largeot P. L. Taberna P. Simon Y. Gogotsi Science 2010 328 480 483
107. J. Lin Z. Peng Y. Liu F. Ruiz-Zepeda R. Ye E. L. G. Samuel M. J. Yacaman B. I. Yakobson J. M. Tour Nat. Commun. 2014 5 5714
108. J. Lin C. G. Zhang Z. Yan Y. Zhu Z. W. Peng R. H. Hauge D. Natelson J. M. Tour Nano Lett. 2013 13 72 78
109. H. Ye Y. X. Yin S. F. Zhang Y. G. Guo J. Mater. Chem. A 2014 2 13293 13298
110. V. L. Chevrier G. Ceder J. Electrochem. Soc. 2011 158 A1011 A1014
111. S. Xin Y. X. Yin Y. G. Guo L. J. Wan Adv. Mater. 2014 26 1261 1265
112. X. B. Cheng J. Q. Huang Q. Zhang H. J. Peng M. Q. Zhao F. Wei Nano Energy 2014 4 65 72
113. X. B. Cheng H. J. Peng J. Q. Huang L. Zhu S. H. Yang Y. Liu H. W. Zhang W. Zhu F. Wei Q. Zhang J. Power Sources 2014 261 264 270
114. C. Tang Q. Zhang M. Q. Zhao J. Q. Huang X. B. Cheng G. L. Tian H. J. Peng F. Wei Adv. Mater. 2014 26 6100 6105
115. H. J. Peng J. Y. Liang L. Zhu J. Q. Huang X. B. Cheng X. F. Guo W. P. Ding W. C. Zhu Q. Zhang ACS Nano 2014 8 11280 11289
116. C. Zhang D. H. Liu W. Lv D. W. Wang W. Wei G. M. Zhou S. G. Wang F. Li B. H. Li F. Y. Kang Q. H. Yang Nanoscale 2015 10.1039/c4nr06863g
117. C. Zhang W. Lv W. G. Zhang X. Y. Zheng M. B. Wu W. Wei Y. Tao Z. J. Li Q. H. Yang Adv. Energy Mater. 2014 4 1301565
118. H. Li X. Yang X. Wang M. Liu F. Ye J. Wang Y. Qiu W. Li Y. Zhang Nano Energy 2015 12 468 475
119. S. Komaba W. Murata T. Ishikawa N. Yabuuchi T. Ozeki T. Nakayama A. Ogata K. Gotoh K. Fujiwara Adv. Funct. Mater. 2011 21 3859 3867
120. M. D. Slater D. Kim E. Lee C. S. Johnson Adv. Funct. Mater. 2013 23 947 958
121. W. Wei Y. Tao W. Lv F. Y. Su L. Ke J. Li D. W. Wang B. H. Li F. Y. Kang Q. H. Yang Sci. Rep. 2014 4 6289
122. C.-P. Yang Y.-X. Yin Y.-G. Guo J. Phys. Chem. Lett. 2015 6 256 266