Accelerating Full‐Range Ion–Electron Transport in Sodium‐Ion Hybrid Capacitors via Lightning‐Rod‐Inspired Carbon Architecture

材料科学 阳极 杂原子 电容器 碳纤维 微尺度化学 纳米技术 兴奋剂 化学工程 电子传输链 电池(电) 离域电子 光电子学 超级电容器 功率密度 工作(物理) 纳米材料 钠离子电池 储能 吸附 碳纳米纤维 密度泛函理论 电极 传导电子
作者
Zixin Qi,Sainan Luo,Tao Yuan,Yuepeng Pang,Jiafeng Ruan,Shiyou Zheng
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (36)
标识
DOI:10.1002/adfm.202527654
摘要

ABSTRACT Achieving high energy, power densities, and long‐term cycling stability under harsh conditions remains a core challenge for sodium‐ion hybrid capacitors (SIHCs). Here we propose a multiscale charge‐polarization strategy by introducing a spiny hollow carbon sphere (SHCS) anode featuring a tip‐enhanced “lightning‐rod effect.” These densely distributed microscale tips induce local charge accumulation, forming fast ion/electron transport channels. Coupled with 12.6 at% N‐doping, the SHCS exhibits expanded interlayer spacing and enriched delocalized electron density, thereby accelerating Na + adsorption and migration across multiple scales. Finite element analysis and DFT simulations confirm the synergistic roles of spiny structure and heteroatom doping in enhancing ionic/electronic transport kinetics. As expected, the SHCS anode delivers an excellent specific capacity of 408 mAh g −1 at 0.1 A g −1 and maintains stable cycling even at 30.0 A g −1 . When assembled with a commercial activated carbon (AC), the AC||SHCS SIHCs exhibit a high specific capacity of 237.6 mAh g −1 at 25°C and a high energy density of 63.9 Wh kg −1 at 5281 W kg −1 as well as outstanding low‐temperature tolerance (93.3 mAh g −1 at −40°C). This work offers a scalable structural design principle for carbon anodes and demonstrates a promising path toward next‐generation high‐performance and all‐climate SIHCs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科目三应助俏皮颤采纳,获得10
刚刚
刚刚
包子完成签到,获得积分10
1秒前
茄子完成签到 ,获得积分10
1秒前
62170023完成签到,获得积分10
1秒前
激昂的梦菲完成签到,获得积分10
1秒前
诚心花生发布了新的文献求助10
1秒前
小二郎应助倪二妹采纳,获得10
1秒前
科研小能手应助李永成采纳,获得30
1秒前
Dain发布了新的文献求助10
1秒前
晚风发布了新的文献求助10
2秒前
sen完成签到,获得积分10
2秒前
酷酷的麦片完成签到,获得积分10
3秒前
李健的粉丝团团长应助cxoo采纳,获得10
3秒前
娃娃菜妮发布了新的文献求助10
3秒前
缪立威完成签到,获得积分10
3秒前
寒冷语兰完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
火星上香菇完成签到,获得积分10
3秒前
路远程完成签到,获得积分10
3秒前
www发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
4秒前
T00W完成签到,获得积分10
4秒前
瘦瘦的戒指完成签到,获得积分10
4秒前
yy完成签到,获得积分10
4秒前
星辰大海应助牛拉犁采纳,获得10
4秒前
羞涩的寒风完成签到 ,获得积分10
4秒前
liujianxin发布了新的文献求助10
4秒前
刻苦雪柳完成签到,获得积分10
5秒前
ping发布了新的文献求助20
5秒前
z8131110完成签到,获得积分10
5秒前
郭梦应助聪明花生采纳,获得10
5秒前
Peter完成签到 ,获得积分10
5秒前
蔬菜狗狗完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
李健的小迷弟应助图图采纳,获得10
6秒前
JiayaoYang发布了新的文献求助20
7秒前
包子发布了新的文献求助10
7秒前
MO完成签到,获得积分10
7秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
内視鏡的に摘除しえた十二指腸乳頭部腫瘍の2例 660
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Positive Obsession: The Life and Times of Octavia E. Butler 500
Interpolation and Regression Models for the Chemical Engineer: Solving Numerical Problems 400
The Neuroscience of Language 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7688911
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9251214
关于积分的说明 19969017
捐赠科研通 7261739
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3290122
关于科研通互助平台的介绍 2447059
邀请新用户注册赠送积分活动 2294851