Pseudocapacitive Sodium Storage in Mesoporous Single-Crystal-like TiO2–Graphene Nanocomposite Enables High-Performance Sodium-Ion Capacitors

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作者
Zaiyuan Le,Fang Liu,Ping Nie,Xinru Li,Xiaoyan Liu,Zhenfeng Bian,Gen Chen,Hao Bin Wu,Yunfeng Lu
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:11 (3): 2952-2960 被引量:542
标识
DOI:10.1021/acsnano.6b08332
摘要

Sodium-ion capacitors can potentially combine the virtues of high power capability of conventional electrochemical capacitors and high energy density of batteries. However, the lack of high-performance electrode materials has been the major challenge of sodium-based energy storage devices. In this work, we report a microwave-assisted synthesis of single-crystal-like anatase TiO2 mesocages anchored on graphene as a sodium storage material. The architecture of the nanocomposite results in pseudocapacitive charge storage behavior with fast kinetics, high reversibility, and negligible degradation to the micro/nanostructure. The nanocomposite delivers a high capacity of 268 mAh g–1 at 0.2 C, which remains 126 mAh g–1 at 10 C for over 18 000 cycles. Coupling with a carbon-based cathode, a full cell of sodium-ion capacitor successfully demonstrates a high energy density of 64.2 Wh kg–1 at 56.3 W kg–1 and 25.8 Wh kg–1 at 1357 W kg–1, as well as an ultralong lifespan of 10 000 cycles with over 90% of capacity retention.
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