Battery‐Supercapacitor Hybrid Devices: Recent Progress and Future Prospects

Advanced Science - Tập 4 Số 7 - 2017
Wenhua Zuo1,2, Ruizhi Li1, Cheng Zhou1, Yuanyuan Li3, Jianlong Xia2, Jinping Liu2
1Institute of Nanoscience and Nanotechnology Department of Physics, Central China Normal University Wuhan Hubei 430079 P. R. China
2School of Chemistry Chemical Engineering and Life Science and State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing Wuhan University of Technology Wuhan Hubei 430070 P. R. China
3School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, P. R. China

Tóm tắt

Design and fabrication of electrochemical energy storage systems with both high energy and power densities as well as long cycling life is of great importance. As one of these systems, Battery‐supercapacitor hybrid device (BSH) is typically constructed with a high‐capacity battery‐type electrode and a high‐rate capacitive electrode, which has attracted enormous attention due to its potential applications in future electric vehicles, smart electric grids, and even miniaturized electronic/optoelectronic devices, etc. With proper design, BSH will provide unique advantages such as high performance, cheapness, safety, and environmental friendliness. This review first addresses the fundamental scientific principle, structure, and possible classification of BSHs, and then reviews the recent advances on various existing and emerging BSHs such as Li‐/Na‐ion BSHs, acidic/alkaline BSHs, BSH with redox electrolytes, and BSH with pseudocapacitive electrode, with the focus on materials and electrochemical performances. Furthermore, recent progresses in BSH devices with specific functionalities of flexibility and transparency, etc. will be highlighted. Finally, the future developing trends and directions as well as the challenges will also be discussed; especially, two conceptual BSHs with aqueous high voltage window and integrated 3D electrode/electrolyte architecture will be proposed.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1126/science.1212741

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10.1039/c3ee40811f

10.1039/c1cc15779e

10.1021/nl203193q

10.1002/anie.201607194

10.1039/C6EE01871H

10.1038/nenergy.2016.70

10.1002/adma.201301204

10.1016/j.nantod.2014.09.002

10.1038/451652a

10.1039/C3TA13033A

10.1039/C4TA01672F

10.1039/C4CS00266K

10.1038/373557a0

10.1038/ncomms1921

10.1016/0025-5408(78)90131-9

10.1149/1.2129753

Nagaura T., 1990, Prog. Batteries Sol. Cells, 9, 209

10.1016/S0378-7753(97)02659-1

10.1021/ar300088q

H. I.Becker US Patent 28006161957.

10.1038/nmat2297

10.1126/science.1158736

10.1126/science.1249625

10.1038/ncomms12647

10.1038/nmat4000

10.1016/j.electacta.2012.03.151

10.1016/j.jpowsour.2008.12.120

10.1109/TVT.2008.915491

10.1039/c2ee21675b

10.1002/adma.201601928

Huang Q., 2016, Adv. Energy Mater., 6, 160083

10.1038/ncomms8260

10.1039/C5TA09309K

10.1002/anie.201508293

10.1002/ente.201300144

10.1149/1.1393561

10.1021/jacs.6b02115

10.1006/jssc.1998.8128

10.1016/j.electacta.2012.09.116

10.1016/j.nanoen.2016.07.008

10.1038/ncomms10310

10.1016/S0378-7753(96)02474-3

10.1149/2.0201505jes

10.1038/nmat2612

10.1038/nmat3601

10.1016/0013-4686(90)85068-X

10.1038/srep04452

10.1149/1.1650835

10.1038/nnano.2015.40

10.1038/nature13970

10.1149/1.2349495

10.1016/j.jpowsour.2014.02.001

10.1016/j.jpowsour.2007.11.101

10.1016/j.pnsc.2008.07.014

10.1002/anie.201105006

10.1149/1.1383553

G.Amatucci US Patent 62527622001.

10.1002/aenm.201300467

10.1038/srep07780

10.1149/2.1271608jes

10.1038/srep03183

10.1039/c3ee40509e

10.1021/nn501972w

10.1021/acsnano.5b02601

10.1021/nl500011d

10.1016/j.nanoen.2014.12.006

10.1149/2.105406jes

10.1016/j.jpowsour.2015.01.190

10.1016/j.jpowsour.2008.11.033

10.1039/c3nr00760j

10.1016/j.electacta.2014.01.040

10.1039/c0ee00004c

10.1002/adma.201202146

10.1021/ar200308h

10.1021/nl5018139

10.1016/j.jpowsour.2008.09.063

10.3390/nano5041756

10.1149/1.2203772

10.1002/aenm.201200026

10.1021/cr500192f

10.1149/1.2129353

10.1002/adma.201502449

10.1002/aenm.201200558

10.1038/ncomms5358

10.1038/ncomms2878

10.1149/2.035112jes

10.1002/aenm.201000061

10.1038/nmat3309

10.1038/ncomms7401

10.1016/j.electacta.2012.05.040

10.1039/C4EE02986K

10.1021/nn300920e

10.1016/j.jpowsour.2013.12.011

10.1021/am300385r

10.1016/j.jpowsour.2009.06.068

10.1016/j.jpowsour.2012.09.046

10.1016/j.jpowsour.2015.11.031

10.1007/s10008-013-2044-0

10.3724/SP.J.1077.2013.13388

10.1080/10667857.2016.1189709

S.Razoumov A.Klementov S.Litvinenko US Patent 62227232001.

10.1016/j.jpowsour.2006.02.031

10.1149/1.2212057

10.1088/0031-8949/87/04/045802

10.1016/j.electacta.2011.05.125

A. B.Stepanov I. N.Varakin V. V.Menukhov US Patent 59868761999.

10.1016/j.electacta.2009.01.086

10.1039/C4TA07075E

10.1021/acsami.5b04094

10.1002/adfm.201102839

10.1021/nn4021955

10.1002/aenm.201401172

10.1039/C4TA01235F

10.1021/am404196s

10.1039/C5NH00100E

10.1002/adma.201303704

10.1149/2.0041511jes

10.1149/2.074205jes

10.1002/aenm.201402176

10.1021/acsami.5b03126

10.1038/srep07274

10.1039/C6TA02950G

10.1002/smll.201303922

10.1007/s10008-011-1620-4

10.1002/adfm.201502265

10.1007/s10800-014-0681-3

10.1016/j.jpowsour.2006.05.036

10.1039/C6TA06755G

10.1016/j.jpowsour.2014.06.084

10.1016/j.electacta.2013.10.199

10.1002/anie.201410823

10.1016/j.jpowsour.2015.12.103

10.1016/j.micromeso.2009.07.027

10.1021/jp205100v

10.1016/j.electacta.2012.08.026

10.1016/j.jpowsour.2016.05.086

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10.1039/C5CS00289C

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10.1016/j.electacta.2015.03.114

10.1039/C4FD00052H

10.1021/am506258s

10.1002/anie.201006811

10.1016/j.carbon.2014.12.069

10.1021/cm901452z

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10.1002/adma.201100058

10.1149/1.2085829

10.1021/nl061576a

10.1126/science.1241488

10.1039/b813846j

10.1039/C5EE03109E

10.1002/anie.201409385

10.1021/nn304833s

10.1038/ncomms3487

10.1002/ente.201200040

10.1021/nl400378j

10.1002/adma.201603038

10.1021/nn401450s

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10.1016/j.jpowsour.2015.02.047

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10.1016/j.tsf.2014.02.002

10.1126/science.1246501

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10.1063/1.3455879

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10.1016/j.solmat.2007.04.031

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10.1039/C5EE03149D

10.1016/j.jpowsour.2015.02.079

10.1149/1.1559067

10.1002/adma.201602583

10.1126/sciadv.1501038

10.1126/science.aab1595

10.1038/nenergy.2016.129

Smith L., 2015, Science, 350, 6263

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