A High-Energy Lithium-Ion Capacitor by Integration of a 3D Interconnected Titanium Carbide Nanoparticle Chain Anode with a Pyridine-Derived Porous Nitrogen-Doped Carbon Cathode

Advanced Functional Materials

Volumn 26, Issue 18, 2016, Pages 3082-3093

  Wang, Huanwen ^a   Zhang, Yu ^a   Ang, Huixiang ^a   Zhang, Yongqi ^b   Tan, Hui Teng ^a   Zhang, Yufei ^a   Guo, Yuanyuan ^a   Franklin, Joseph B ^c   Wu, Xing Long ^a   Srinivasan, Madhavi ^c   Fan, Hong Jin ^b   Yan, Qingyu ^a  

^a NANYANG TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (Singapore)

^b NANYANG TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (Singapore)

^c NANYANG TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (Singapore)

Author keywords

interconnected nanoparticle chains; lithium ion capacitor; pseudocapacitive; pyridine; titanium carbide

Indexed keywords

ANODES; CAPACITORS; CATHODES; CHAINS; CONVOLUTION; DOPING (ADDITIVES); ELECTRIC DISCHARGES; ELECTROCHEMICAL ELECTRODES; ELECTRODES; ENERGY STORAGE; IONS; LITHIUM; LITHIUM ALLOYS; LITHIUM COMPOUNDS; NANOPARTICLES; NITROGEN; PYRIDINE; SYNTHESIS (CHEMICAL); TITANIUM; TITANIUM CARBIDE;

CARBIDE NANOPARTICLES; COMPLEMENTARY FEATURES; HIGH POWER CAPACITORS; HYBRID ENERGY STORAGE DEVICES; LITHIUM-ION CAPACITORS; NANOPARTICLE CHAINS; NITROGEN-DOPED CARBONS; PSEUDOCAPACITIVE;

LITHIUM-ION BATTERIES;

EID: 84959541522     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201505240     Document Type: Article

References (75)

1. X. Xia, D. Chao, Z. Fan, C. Guan, X. Cao, H. Zhang, H. J. Fan, Nano Lett. 2014, 14, 1651.
2. L. L. Zhang, X. S. Zhao, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 2520.
3. Y. G. Guo, J. S. Hu, L. J. Wan, Adv. Mater. 2008, 20, 2878.
4. P. Poizot, S. Laruelle, S. Grugeon, L. Dupont, J. M. Tarasco, Nature 2000, 407, 496.
5. X. H. Xia, D. L. Chao, Y. Q. Zhang, Z. X. Shen, H. J. Fan, Nano Today 2014, 9, 785.
6. H. Wang, Z. Xu, Z. Li, K. Cui, J. Ding, A. Kohandehghan, X. Tan, B. Zahiri, B. C. Olsen, C. M. B. Holt, D. Mitlin, Nano Lett. 2014, 14, 1987.
7. P. Simon, Y. Gogotsi, B. Dunn, Science 2014, 343, 1210.
8. J. Luo, J. Liu, Z. Zeng, C. F. Ng, L. Ma, H. Zhang, J. Lin, Z. Shen, H. J. Fan, Nano Lett. 2013, 13, 6136.
9. Y. Zhou, X. Rui, W. Sun, Z. Xu, Y. Zhou, W. J. Ng, Q. Yan, E. Fong, ACS Nano 2015, 9, 4628.
10. Z. Q. Niu, J. Chen, H. H. Hng, J. Ma, X. D. Chen, Adv. Mater. 2012, 24, 4144.
11. Z. S. Wu, Y. Sun, Y. Z. Tan, S. Yang, X. Feng, K. Müllen, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19532.
12. L. F. Chen, X. D. Zhang, H. W. Liang, M. Kong, Q. F. Guan, P. Chen, Z. Y. Wu, S. H. Yu, ACS Nano 2012, 6, 7092.
13. Y. Ma, H. Chang, Miao Zhang, Y. Chen, Adv. Mater. 2015, 27, 5296.
14. V. Aravindan, J. Gnanaraj, Y. S. Lee, S. Madhavi, Chem. Rev. 2014, 114, 11619.
15. G. G. Amatucci, F. Badway, A. D. Pasquier, T. Zheng, J. Electrochem. Soc. 2001, 148, A930.
16. A. D. Pasquier, I. Plitz, S. Menocal, G. Amatucci, J. Power Sources 2003, 115, 171.
17. H. Kim, M. Y. Cho, M. H. Kim, K. Y. Park, H. Gwon, Y. Lee, K. C. Roh, K. Kang, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 1500.
18. M. Yang, Y. Zhong, J. Ren, X. Zhou, J. Wei, Z. Zhou, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1500550.
19. J. P. Zheng, J. Electrochem. Soc. 2003, 150, A484.
20. Q. Wang, Z. Wen, J. Li, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 2141.
21. S. R. Sivakkumar, J. Y. Nerkar, A. G. Pandolfo, Electrochim. Acta 2010, 55, 3330.
22. V. Aravindan, M. V. Reddy, S. Madhavi, S. G. Mhaisalkar, G. V. Subba Rao, B. V. R. Chowdari, J. Power Sources 2011, 196, 8850.
23. V. Aravindan, W. Chuiling, M. V. Reddy, G. V. Subba Rao, B. V. R. Chowdari, S. Madhavi, Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 5808.
24. K. Karthikeyan, S. Amaresh, S. N. Lee, V. Aravindan, Y. S. Lee, Chem. Asian J. 2014, 9, 852.
25. F. Zhang, T. Zhang, X. Yang, L. Zhang, K. Leng, Y. Huang, Y. Chen, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1623.
26. Y. Wang, Z. Hong, M. Wei, Y. Xia, Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 5185.
27. V. Aravindan, Y. L. Cheah, W. F. Mak, G. Wee, B. V. R. Chowdari, S. Madhavi, ChemPlusChem 2012, 77, 570.
28. Z. Chen, V. Augustyn, J. Wen, Y. Zhang, M. Shen, B. Dunn, Y. Lu, Adv. Mater. 2011, 23, 791.
29. R. Wang, J. Lang, P. Zhang, Z. Lin, X. Yan, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 2270.
30. X. Liu, H. G. Jung, S. O. Kim, H. S. Choi, S. Lee, J. H. Moon, J. K. Lee, Sci. Rep. 2013, 3, 3183.
31. E. Lim, C. Jo, H. Kim, M. H. Kim, Y. Mun, J. Chun, Y. Ye, J. Hwang, K. S. Ha, K. C. Roh, K. Kang, S. Yoon, J. Lee, ACS Nano 2015, 9, 7497.
32. E. Lim, H. Kim, C. Jo, J. Chun, K. Ku, S. Kim, H. I. Lee, I. S. Nam, S. Yoon, K. Kang, J. Lee, ACS Nano 2014, 8, 8968.
33. S. Stewart, P. Albertus, V. Srinivasan, I. Plitz, N. Pereira, G. Amatucci, J. Newman, J. Electrochem. Soc. 2008, 155, A253.
34. V. Aravindan, D. Mhamane, W. C. Ling, S. Ogale, S. Madhavi, ChemSusChem 2013, 6, 2240.
35. A. Banerjee, K. K. Upadhyay, D. Puthusseri, V. Aravindan, S. Madhavi, S. Ogale, Nanoscale 2014, 6, 4387.
36. K. Karthikeyan, S. Amaresh, V. Aravindan, H. Kim, K. S. Kang, Y. S. Lee, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 707.
37. J. J. Ren, L. W. Su, X. Qin, M. Yang, J. P. Wei, Z. Zhou, P. W. Shen, J. Power Sources 2014, 264, 108.
38. C. Yuan, H. B. Wu, Y. Xie, X. W. Lou, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1488.
39. L. Pan, X. D. Zhu, X. M. Xie, Yi-Tao Liu, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 3341.
40. H. Xu, X. D. Zhu, K. N. Sun, Y. T. Liu, X. M. Xie, Adv. Mater. Interfaces 2015, 2, 1500239.
41. V. Augustyn, J. Come, M. A. Lowe, J. W. Kim, P. L. Taberna, S. H. Tolbert, H. D. Abruña, P. Simon, B. Dunn, Nat. Mater. 2013, 12, 518.
42. K. Xie, X. Qin, X. Wang, Y. Wang, H. Tao, Q. Wu, L. Yang, Z. Hu, Adv. Mater. 2012, 24, 347.
43. L. Y. Chen, Y. Hou, J. L. Kang, M. W. Chen, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 8448.
44. H. Wang, H. T. Tan, H. Yi, Y. Zhang, G. Guo, X. Wang, S. Madhavi, Q. Yan, RSC Adv. 2015, 5, 88191.
45. G. F. Zou, H. Y. Wang, M. Nathan, H. M. Luo, L. Nan, Z. F. Di, B. Eve, Y. Q. Wang, M. Thomas, B. Anthony, X. H. Zhang, N. Michael, Q. X. Jia, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2516.
46. H. Huang, T. Feng, Y. Gan, M. Fang, Y. Xia, C. Liang, X. Tao, W. Zhang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 11842.
47. A. A. Voevodin, R. Bantle, A. Matthews, Wear 1995, 185, 151.
48. M. M. Ottakam Thotiyl, S. A. Freunberger, Z. Peng, Y. Chen, Z. Liu, Peter G. Bruce, Nat. Mater. 2013, 12, 1050.
49. M. Wu, X. Lin, Y. Wang, L. Wang, W. Guo, D. Qi, X. Peng, A. Hagfeldt, M. Grätzel, T. Ma, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3419.
50. J. A. Rodriguez, P. Liu, F. Viñes, F. IIIas, Y. Takahashi, K. Nakamura, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 120, 6787.
51. X. Xia, Y. Zhang, D. Chao, Q. Xiong, Z. Fan, X. Tong, J. Tu, H. Zhang, H. J. Fan, Energy Environ. Sci. 2015, 8, 1559.
52. M. Naguib, J. Come, B. Dyatkin, V. Presser, P. L. Taberna, P. Simon, M. W. Barsoum, Y. Gogotsi, Electrochem. Commun. 2012, 16, 61.
53. Y. Xu, K. Sheng, C. Li, G. Shi, ACS Nano 2010, 4, 4324.
54. H. Wang, H. Yi, X. Chen, X. Wang, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 1165.
55. Y. Gotoh, K. Fujimura, M. Koike, Y. Ohkoshi, M. Nagura, K. Akamatsu, S. Deki, Mater. Res. Bull. 2001, 36, 2263.
56. X. C. Dong, H. Xu, X. W. Wang, Y. X. Huang, M. B. Chan-Park, H. Zhang, L. H. Wang, W. Huang, P. Chen, ACS Nano 2012, 6, 3206.
57. M. Naguib, J. Halim, J. Lu, K. M. Cook, L. Hultman, Y. Gogotsi, M. W. Barsoum, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 15966.
58. Z. Lin, D. Sun, Q. Huang, J. Yang, M. W. Barsoumc, X. Yan, J. Mater. Chem. A 2015, 3, 14096.
59. M. Sathiya, A. S. Prakash, K. Ramesha, J. M. Tarascon, A. K. Shukla, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 16291.
60. J. Wang, J. Polleux, J. Lim, B. Dunn, J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14925.
61. M. R. Lukatskaya, S. M. Bak, X. Yu, X. Q. Yang, M. W. Barsoum, Y. Gogotsi, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1500589.
62. D. Er, J. Li, M. Naguib, Y. Gogotsi, V. B. Shenoy, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 11173.
63. Q. Tang, Z. Zhou, P. Shen, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16909.
64. C. Eames, M. S. Islam, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 16270.
65. O. Mashtalir, M. Naguib, V. N. Mochalin, Y. Dall'Agnese, M. Heon, M. W. Barsoum, Y. Gogotsi, Nat. Commun. 2013, 4, 1716.
66. S. J. Kim, M. Naguib, M. Zhao, C. Zhang, H. T. Jung, M. W. Barsoum, Y. Gogotsi, Electrochim. Acta 2015, 163, 246.
67. R. Yi, S. Chen, J. Song, M. L. Gordin, A. Manivannan, D. Wang, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 7433.
68. Z. S. Wu, W. Ren, L. Xu, F. Li, H. M. Cheng, ACS Nano 2011, 5, 5463.
69. G. P. Kim, S. Park, I. Nam, J. Park, J. Yi, J. Power Sources 2013, 237, 172.
70. X. Jia, Z. Chen, A. Suwarnasarn, L. Rice, X. Wang, H. Sohn, Q. Zhang, B. M. Wu, F. wei, Y. Lu, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6845.
71. H. Wang, C. Guan, X. Wang, H. J. Fan, Small 2015, 11, 1470.
72. K. Leng, F. Zhang, L. Zhang, T. Zhang, Y. Wu, Y. Lu, Y. Huang, Y. Chen, Nano Research 2013, 6, 581.
73. L. Kong, C. Zhang, J. Wang, W. Qiao, L. Ling, D. Long, ACS Nano 2015, 9, 11200.
74. C. Liu, Z. Yu, D. Neff, A. Zhamu, B. Z. Jang, Nano Lett. 2010, 10, 4863.
75. W. S. Hummers, R. E. Offeman, J. Am. Chem. Soc. 1958, 80, 1339.