Carbon-based composite materials for supercapacitor electrodes: A review

Journal of Materials Chemistry A

Volumn 5, Issue 25, 2017, Pages 12653-12672

  Borenstein, Arie ^a   Hanna, Ortal ^a   Attias, Ran ^a   Luski, Shalom ^a   Brousse, Thierry ^b,c   Aurbach, Doron ^a  

^a BAR ILAN UNIVERSITY   (Israel)

^b UNIVERSITÉ DE NANTES   (France)

^c CNRS   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COMPOSITE MATERIALS; ELECTRODES; SUPERCAPACITOR;

CARBON BASED MATERIALS; CARBON-BASED COMPONENTS; CARBON-BASED COMPOSITE MATERIALS; CARBONACEOUS MATERIALS; ELECTROCHEMICAL CAPACITOR; ENERGY STORAGE AND CONVERSIONS; SUPERCAPACITOR APPLICATION; SUPERCAPACITOR ELECTRODES;

CHARACTERIZATION;

EID: 85021639871     PISSN: 20507488     EISSN: 20507496     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c7ta00863e     Document Type: Review

References (180)

1. E. Frackowiak F. Béguin Carbon 2001 39 937 950
2. T. Cottineau M. Toupin T. Delahaye T. Brousse D. Bélanger Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2006 82 599 606
3. A. G. Pandolfo A. F. Hollenkamp J. Power Sources 2006 157 11 27
4. M. Noked A. Soffer D. Aurbach J. Solid State Electrochem. 2011 15 1563 1578
5. E. Frackowiak Phys. Chem. Chem. Phys. 2007 9 1774 1785
6. E. Pollak N. Levy L. Eliad G. Salitra A. Soffer D. Aurbach Isr. J. Chem. 2008 48 287 303
7. E. Frackowiak F. Beguin Carbon 2001 39 937 950
8. T. Kyotani Carbon 2000 38 269 286
9. S. Jagannathan T. Liu S. Kumar Compos. Sci. Technol. 2010 70 593 598
10. M. Noked E. Avraham Y. Bohadana A. Soffer D. Aurbach J. Phys. Chem. C 2009 113 7316 7321
11. L. L. Zhang X. S. Zhao Chem. Soc. Rev. 2009 38 2520 2531
12. E. Pollak N. Levy L. Eliad G. Salitra A. Soffer D. Aurbach Isr. J. Chem. 2008 48 287 303
13. C. B. Roop and G. Meenakshi, Activated carbon adsorption, CRC Press, Boca Raton, 2005
14. J. Lee J. Kim T. Hyeon Adv. Mater. 2006 18 2073 2094
15. J. Chmiola G. Yushin Y. Gogotsi C. Portet P. L. Taberna Science 2006 313 1760 1763
16. B. Kim H. Chung W. Kim J. Phys. Chem. C 2010 114 15223 15227
17. Y. C. Choi S. M. Lee D. C. Chung J. Phys. Chem. B 2001 105 497 500
18. P. Simon Y. Gogotsi Nat. Mater. 2008 7 845 854
19. M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus and P. C. Eklund, Science of Fullerenes and Carbon Nano-Tubes, Academic Press, San Diego, 1996
20. C. Liu Z. Yu D. Neff A. Zhamu B. Z. Jang Nano Lett. 2010 4863 4868
21. S. R. C. Vivekchand C. S. Rout K. S. Subrahmanyam A. Govindaraj C. N. R. Rao J. Chem. Sci. 2008 120 9 13
22. M. D. Stoller S. Park Y. Zhu J. An R. S. Ruoff Nano Lett. 2008 8 3498 3502
23. Y. Huang J. Liang Y. Chen Small 2012 8 1805 1834
24. K. Sheng Y. Sun C. Li W. Yuan G. Shi Sci. Rep. 2012 2 247
25. Y. Zhu S. Murali M. D. Stoller K. J. Ganesh 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
26. T. Brousse D. Belanger J. W. Long J. Electrochem. Soc. 2015 162 A5185 A5189
27. B. D. Assresahegn T. Brousse D. Bélanger Carbon 2015 92 362 381
28. A. M. Abioye F. Nasir Renewable Sustainable Energy Rev. 2015 52 1282 1293
29. A. M. Saleem V. Desmaris P. Enoksson J. Nanomater. 2016 1 7
30. E. T. Mombeshora V. O. Nyamori Int. J. Energy Res. 2015 39 1955 1980
31. V. C. Lokhande A. C. Lokhande C. D. Lokhande J. Hyeok T. Ji J. Alloys Compd. 2016 682 381 403
32. Y. Deng X. Ji J. Mater. Chem. A 2016 4 1144 1173
33. W. K. Chee H. N. Lim Z. Zainal N. M. Huang I. Harrison Y. Andou J. Phys. Chem. C 2016 120 4153 4172
34. A. González E. Goikolea J. Andoni R. Mysyk Renewable Sustainable Energy Rev. 2016 58 1189 1206
35. Z. S. Iro C. Subramani S. S. Dash Int. J. Electrochem. Sci. 2016 11 10628 10643
36. F. Yao T. Pham Y. Hee ChemSusChem 2015 8 2284 2311
37. Q. Wang Energy Environ. Sci. 2016 9 729 762
38. E. Lim C. Jo J. Lee Nanoscale 2016 8 7827 7833
39. V. B. Kumar A. Borenstein B. Markovsky D. Aurbach A. Gedanken M. Talianker Z. Porat J. Phys. Chem. C 2016 120 13406 13413
40. N. Kurra B. Ahmed Y. Gogotsi H. N. Alshareef Adv. Energy Mater. 2016 8 1 8
41. M. Zhao C. E. Ren Z. Ling M. R. Lukatskaya C. Zhang K. L. Van Aken M. W. Barsoum Y. Gogotsi Adv. Mater. 2014 27 1 7
42. Y. Dall P. Rozier P. Taberna Y. Gogotsi P. Simon J. Power Sources 2016 306 510 515
43. S. Sigalov N. Shpigel M. D. Levi M. Feldberg L. Daikhin D. Aurbach Anal. Chem. 2016 88 10151 10157
44. J. Chmiola R. Dash G. Yushin Y. Gogotsi J. Power Sources 2006 158 765 772
45. Y. Gogotsi P. Simon Science 2011 334 917 918
46. S. N. Baker G. A. Baker Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 6726 6744
47. L. Lv Y. Fan Q. Chen Y. Zhao Y. Hu Z. Zhang N. Chen L. Qu Nanotechnology 2014 25 235401
48. S. A. Al-Muhtaseb J. A. Ritter Adv. Mater. 2003 15 101 114
49. M. A. Worsley P. J. Pauzauskie T. Y. Olson J. Biener J. H. Satcher T. F. Baumann J. Am. Chem. Soc. 2010 132 14067 14069
50. V. B. Kumar A. Borenstein B. Markovsky D. Aurbach A. Gedanken M. Talianker Z. Porat J. Phys. Chem. C 2016 120 13406 13413
51. W.-W. Liu Y.-Q. Feng X.-B. Yan J.-T. Chen Q.-J. Xue Adv. Funct. Mater. 2013 23 4111 4122
52. Y. Hu Y. Zhao G. Lu N. Chen Z. Zhang H. Li H. Shao L. Qu Nanotechnology 2013 24 195401
53. Y. Dong H. Pang H. Bin Yang C. Guo J. Shao Y. Chi C. M. Li T. Yu Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 7800 7804
54. M. Zhi C. Xiang J. Li M. Li N. Wu Nanoscale 2013 5 72 88
55. Y. Gogotsi Electrochem. Soc. Interface 2016 18 1 6
56. K. L. Van Aken J. K. Mcdonough S. Li G. Feng Angew. Chem., Int. Ed. 2015 54 4806 4809
57. J. K. Mcdonough A. I. Frolov V. Presser J. Niu C. H. Miller T. Ubieto M. V. Fedorov Y. Gogotsi Carbon 2011 50 3298 3309
58. M. M. Hantel V. Presser J. K. Mcdonough G. Feng P. T. Cummings Y. Gogotsi R. Kötz J. Electrochem. Soc. 2012 159 A1897 A1903
59. X. Sun H. Sun H. Li H. Peng Adv. Mater. 2013 25 5153 5176
60. M. Noked S. Okashy T. Zimrin D. Aurbach Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 1568 1571
61. A. Borenstien M. Noked S. Okashy D. Aurbach J. Electrochem. Soc. 2013 160 A1282 A1285
62. 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
63. Z. D. Huang B. Zhang R. Liang Q. Bin Zheng S. W. Oh X. Y. Lin N. Yousefi J. K. Kim Carbon 2012 50 4239 4251
64. I. Mazurenko M. Etienne G. Francius I. Vakulko A. Walcarius Carbon 2016 109 106 116
65. Y. Qiu G. Li Y. Hou Z. Pan H. Li W. Li M. Liu F. Ye X. Yang Y. Zhang Chem. Mater. 2015 27 1194 1200
66. H. Chen F. Sun J. Wang W. Li W. Qiao L. Ling D. Long J. Phys. Chem. C 2013 117 8318 8328
67. J. Yang Y. Zhai Y. Deng D. Gu Q. Li Q. Wu Y. Huang B. Tu D. Zhao J. Colloid Interface Sci. 2010 342 579 585
68. C. Feng H. Li Y. Wan J. Nanosci. Nanotechnol. 2009 9 1558 1563
69. G. Hao W. Li D. Qian G. Wang W. Zhang T. Zhang A. Wang F. Sch H. Bongard A. Lu J. Am. Chem. Soc. 2011 138 11378 11388
70. Z. Wu P. A. Webley D. Zhao J. Mater. Chem. 2012 22 11379 11389
71. X. Wang C.-G. Liu D. Neff P. F. Fulvio R. T. Mayes A. Zhamu Q. Fang G. Chen H. M. Meyer B. Z. Jang S. Dai J. Mater. Chem. A 2013 1 7920
72. N. P. Wickramaratne J. Xu M. Wang L. Zhu L. Dai M. Jaroniec Chem. Mater. 2014 26 2820 2828
73. D. Wu Z. Li M. Zhong T. Kowalewski K. Matyjaszewski Angew. Chem. 2014 126 4038 4041
74. V. Chabot D. Higgins A. Yu X. Xiao Z. Chen J. Zhang Energy Environ. Sci. 2014 7 1564
75. Y. Chen X. Zhang H. Zhang X. Sun D. Zhang Y. Ma RSC Adv. 2012 2 7747
76. T. Kim G. Jung S. Yoo K. S. Suh R. S. Ruoff ACS Nano 2013 7 6899 6905
77. M. Mastalerz M. W. Schneider I. M. Oppel O. Presly Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 1046 1051
78. F. J. Uribe-Romo C. J. Doonan H. Furukawa K. Oisaki O. M. Yaghi J. Am. Chem. Soc. 2011 133 11478 11481
79. X. Zhuang F. Zhang D. Wu X. Feng Adv. Mater. 2014 26 3081 3086
80. G. A. Ferrero A. B. Fuertes M. Sevilla J. Mater. Chem. A 2015 3 2914 2923
81. P.-C. Gao W.-Y. Tsai B. Daffos P.-L. Taberna C. R. Pérez Y. Gogotsi P. Simon F. Favier Nano Energy 2015 12 197 206
82. S. Trasatti G. Buzzanca J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1971 29 A1 A5
83. J. P. Zheng J. Electrochem. Soc. 1995 142 2699
84. H. Y. Lee J. B. Goodenough J. Solid State Chem. 1999 144 220 223
85. M. Toupin T. Brousse D. Belanger Chem. Mater. 2002 14 3946 3952
86. H. Y. Lee J. B. Goodenough Solid State Ionics 2002 153 833 841
87. N. L. Wu Mater. Chem. Phys. 2002 75 6 11
88. T. Brousse D. Bélanger Electrochem. Solid-State Lett. 2003 6 A244
89. W. Deng X. Ji Q. Chen C. E. Banks RSC Adv. 2011 1 1171
90. A. L. M. Reddy S. Ramaprabhu J. Phys. Chem. C 2007 111 7727 7734
91. W. G. Pell B. E. Conway J. Power Sources 2004 136 334 345
92. J. P. Zheng J. Huang T. R. Jow J. Electrochem. Soc. 1997 144 2026 2031
93. G. G. Amatucci F. Badway A. Du Pasquier T. Zheng J. Electrochem. Soc. 2001 148 A930
94. M. Y. Ho P. S. Khiew D. Isa T. K. Tan World 2014 9 1 25
95. Y. Chen Z. Hu Y. Chang H. Wang Z. Zhang Y. Yang J. Phys. Chem. C 2011 115 2563 2571
96. C. P. Rhodes T. M. Mcevoy E. Bourg A. M. Lubers Chem. Soc. Rev. 2009 38 226 252
97. M. Toupin T. Brousse D. Bélanger Chem. Mater. 2004 16 3184 3190
98. W. Wei X. Cui W. Chen D. G. Ivey Chem. Soc. Rev. 2011 40 1697 1721
99. A. Zolfaghari H. R. Naderi H. R. Mortaheb J. Electroanal. Chem. 2013 697 60 67
100. J. Zhang X. S. Zhao Carbon 2013 52 1 9
101. Y. Zhang Q. Yao H. Gao L. Wang X. Jia A. Zhang Y. Song T. Xia H. Dong Powder Technol. 2014 262 150 155
102. T. Bordjiba D. Bélanger Electrochim. Acta 2010 55 3428 3433
103. J. Cai M. He Y. Gu L. Kang Z. Lei Z. Yang Z. H. Liu Colloids Surf., A 2013 429 91 97
104. Q. Li J. M. Anderson Y. Chen L. Zhai Electrochim. Acta 2012 59 548 557
105. K. W. Nam C. W. Lee X. Q. Yang B. W. Cho W. S. Yoon K. B. Kim J. Power Sources 2009 188 323 331
106. Y. Wang H. Liu X. Sun I. Zhitomirsky Scr. Mater. 2009 61 1079 1082
107. X. Xie L. Gao Carbon 2007 45 2365 2373
108. G. Yu L. Hu M. Vosgueritchian H. Wang X. Xie J. R. McDonough X. Cui Y. Cui Z. Bao Nano Lett. 2011 11 2905 2911
109. Q. Tang M. Sun S. Yu G. Wang Electrochim. Acta 2014 125 488 496
110. S.-W. Lee S.-M. Bak C.-W. Lee C. Jaye D. A. Fischer B.-K. Kim X.-Q. Yang K.-W. Nam K.-B. Kim J. Phys. Chem. C 2014 118 2834 2843
111. T. Bordjiba D. Bélanger J. Electrochem. Soc. 2009 156 A378
112. A. E. Fischer K. A. Pettigrew D. R. Rolison R. M. Stroud J. W. Long Nano Lett. 2007 7 281 286
113. Y. Lei C. Fournier J. L. Pascal F. Favier Microporous Mesoporous Mater. 2008 110 167 176
114. W. Wei X. Huang Y. Tao K. Chen X. Tang Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 5966
115. J. Yan Z. Fan T. Wei J. Cheng B. Shao K. Wang L. Song M. Zhang J. Power Sources 2009 194 1202 1207
116. D. Z. W. Tan H. Cheng S. T. Nguyen H. M. Duong Materials Technology 2014 29 A107
117. L. Li Z. A. Hu N. An Y. Y. Yang Z. M. Li H. Y. Wu J. Phys. Chem. C 2014 118 22865 22872
118. Y. Qian S. Lu F. Gao J. Mater. Sci. 2011 46 3517 3522
119. J. Yan Z. Fan T. Wei W. Qian M. Zhang F. Wei Carbon 2010 48 3825 3833
120. Q. Cheng J. Tang J. Ma H. Zhang N. Shinya L. C. Qin Carbon 2011 49 2917 2925
121. X. Feng Z. Yan N. Chen Y. Zhang Y. Ma X. Liu Q. Fan L. Wang W. Huang J. Mater. Chem. A 2013 1 12818 12825
122. C. Ramirez-Castro O. Crosnier L. Athouel R. Retoux D. Belanger T. Brousse J. Electrochem. Soc. 2015 162 A5179 A5184
123. P. Simon Y. Gogotsi Nat. Mater. 2008 7 845 854
124. G. Wang L. Zhang J. Zhang Chem. Soc. Rev. 2012 41 797 828
125. M. Ritala M. Leskela Handb. Thin Film Mater. 2002 103 159
126. R. Warren F. Sammoura F. Tounsi M. Sanghadasa L. Lin J. Mater. Chem. A 2015 3 15568 15575
127. Z. S. Wu D. W. Wang W. Ren J. Zhao G. Zhou F. Li H. M. Cheng Adv. Funct. Mater. 2010 20 3595 3602
128. Y. Feng Su F. Wu L. Ying Bao Z. Hui Yang New Carbon Mater. 2007 22 53 57
129. D. Guan Z. Gao W. Yang J. Wang Y. Yuan B. Wang M. Zhang L. Liu Mater. Sci. Eng., B 2013 178 736 743
130. N. Sinan E. Unur Mater. Chem. Phys. 2016 1 9
131. Q. Wang L. Jiao H. Du Y. Wang H. Yuan J. Power Sources 2014 245 101 106
132. P. C. Gao P. A. Russo D. E. Conte S. Baek F. Moser N. Pinna T. Brousse F. Favier ChemElectroChem 2014 1 747 754
133. V. Rebuttini E. Fazio S. Santangelo F. Neri G. Caputo C. Martin T. Brousse F. Favier N. Pinna Chem.-Eur. J. 2015 21 12465 12474
134. N. Electrochemical, M. B. Sassin, A. N. Mansour, K. A. Pettigrew, D. R. Rolison and J. W. Long, 2010, 4, 4505-4514
135. M. Li G. Sun P. Yin C. Ruan K. Ai ACS Appl. Mater. Interfaces 2013 5 11462 11470
136. T. Nathan A. Aziz A. F. Noor S. R. S. Prabaharan J. Solid State Electrochem. 2008 12 1003 1009
137. M. M. Sk C. Y. Yue K. Ghosh R. K. Jena J. Power Sources 2016 308 121 140
138. Q. Zhou X. Wang Y. Liu Y. He Y. Gao J. Liu J. Electrochem. Soc. 2014 161 A1922 A1926
139. N. B. Trung T. Van Tam D. K. Dang K. F. Babu E. J. Kim J. Kim W. M. Choi Chem. Eng. J. 2015 264 603 609
140. R. Rajendran L. K. Shrestha R. M. Kumar R. Jayavel J. P. Hill K. Ariga J. Inorg. Organomet. Polym. Mater. 2015 25 267 274
141. L. Yang S. Cheng Y. Ding X. Zhu Z. L. Wang M. Liu Nano Lett. 2012 12 321 325
142. S. Okashy M. Noked T. Zimrin D. Aurbach J. Electrochem. Soc. 2013 160 A1489 A1496
143. Y.-J. B. Ting H. Wu N. P. Kherani K. Lian Mater. Chem. Phys. 2015 154 118 124
144. D. Choi G. E. Blomgren P. N. Kumta Adv. Mater. 2006 18 1178 1182
145. C. M. Ghimbeu E. Raymundo-Piñero P. Fioux F. Béguin C. Vix-Guterl J. Mater. Chem. 2011 21 13268
146. a. Achour J. B. Ducros R. L. Porto M. Boujtita E. Gautron L. Le Brizoual M. A. Djouadi T. Brousse Nano Energy 2014 7 104 113
147. S. Patra N. Munichandraiah J. Appl. Polym. Sci. 2007 106 1160 1171
148. G. P. Pandey A. C. Rastogi C. R. Westgate J. Power Sources 2014 245 857 865
149. D. M. Anjos J. K. McDonough E. Perre G. M. Brown S. H. Overbury Y. Gogotsi V. Presser Nano Energy 2013 2 702 712
150. F. Guo Q. Liu H. Mi Mater. Lett. 2016 163 115 117
151. Y. Yin K. Feng C. Liu S. Fan J. Phys. Chem. C 2015 119 8488 8491
152. K. Gopalakrishnan S. Sultan A. Govindaraj C. N. R. Rao Nano Energy 2015 12 52 58
153. G. A. Snook P. Kao A. S. Best J. Power Sources 2011 196 1 12
154. G. A. Snook P. Kao A. S. Best J. Power Sources 2011 196 1 12
155. A. Rudge I. Raistrick S. Gottesfeld J. P. Ferraris J. Power Sources 1994 47 89 107
156. M. Armand F. Endres D. R. MacFarlane H. Ohno B. Scrosati Nat. Mater. 2009 8 621 629
157. R. Liu S. Il Cho S. B. Lee Nanotechnology 2008 19 215710
158. H. U. Sarker Y. Gofer J. G. Killian T. O. Poehler P. C. Searson Synth. Met. 1997 88 179 185
159. D. Bélanger J. Pinson Chem. Soc. Rev. 2011 40 3995 4048
160. C. Ehli G. M. A. Rahman N. Jux D. Balbinot D. M. Guldi F. Paolucci M. Marcaccio D. Paolucci M. Melle-franco F. Zerbetto M. Prato O. Chemistry C. G. Ciamician V. Uni V. F. Selmi J. Am. Chem. Soc. 2006 137 11222 11231
161. S. Rold M. Granda R. Men R. Santamaría C. Blanco J. Phys. Chem. C 2011 115 17606 17611
162. K. Kalinathan D. P. DesRoches X. Liu P. G. Pickup J. Power Sources 2008 181 182 185
163. Z. Algharaibeh X. Liu P. G. Pickup J. Power Sources 2009 187 640 643
164. M. Weissmann O. Crosnier T. Brousse D. Bélanger Electrochim. Acta 2012 82 250 256
165. G. Pognon T. Brousse L. Demarconnay D. Bélanger J. Power Sources 2011 196 4117 4122
166. G. Pognon T. Brousse D. Bélanger Carbon 2011 49 1340 1348
167. L. Madec A. Bouvrée P. Blanchard C. Cougnon T. Brousse B. Lestriez D. Guyomard J. Gaubicher Energy Environ. Sci. 2012 5 5379
168. E. Lebègue T. Brousse J. Gaubicher C. Cougnon Electrochem. Commun. 2013 34 14 17
169. Z. Algharaibeh P. G. Pickup Electrochem. Commun. 2011 13 147 149
170. C. Cougnon E. Lebègue G. Pognon J. Power Sources 2015 274 551 559
171. E. Lebègue T. Brousse J. Gaubicher R. Retoux C. Cougnon J. Mater. Chem. A 2014 2 8599
172. A. Borenstein O. Fleker S. Luski L. Benisvy D. Aurbach J. Mater. Chem. A 2014 2 18132 18138
173. A. Borenstein S. Hershkovitz A. Oz S. Luski Y. Tsur D. Aurbach J. Phys. Chem. C 2015 119 12165 12173
174. D. Y. Lee S. J. Yoon N. K. Shrestha S.-H. Lee H. Ahn S.-H. Han Microporous Mesoporous Mater. 2012 153 163 165
175. A. Sachse R. Ameloot B. Coq F. Fajula B. Coasne D. De Vos A. Galarneau Chem. Commun. 2012 48 4749 4751
176. R. Díaz M. G. Orcajo J. A. Botas G. Calleja J. Palma Mater. Lett. 2012 68 126 128
177. Y. Shim H. J. Kim ACS Nano 2010 4 2345 2355
178. O. Fleker A. Borenstein R. Lavi L. Benisvy S. Ruthstein D. Aurbach Langmuir 2016 32 4935 4944
179. K. M. Choi H. M. Jeong J. H. Park Y. Zhang J. K. Kang O. Yaghi ACS Nano 2014 8 7451 7457
180. A. K. Cuentas-Gallegos S. López-Cortina T. Brousse D. Pacheco-Catalán E. Fuentes-Quezada H. Mosqueda G. Orozco-Gamboa J. Solid State Electrochem. 2015 20 67 79