Boosting Spatial Charge Storage in Ion‐Compatible Pores of Carbon Superstructures for Advanced Zinc‐Ion Capacitors

材料科学 离子 超级电容器 上部结构 电化学 阴极 电解质 纳米技术 化学工程 电极 化学 物理化学 有机化学 工程类 海洋学 地质学
作者
Pingxuan Liu,Ziyang Song,Ling Miao,Yaokang Lv,Lihua Gan,Mingxian Liu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (32) 被引量:44
标识
DOI:10.1002/smll.202400774
摘要

Abstract Capacitive carbon cathodes deliver great potential for zinc‐ion hybrid capacitors (ZHCs) due to their resource abundance and structural versatility. However, the dimension mismatch between the micropores of carbons and hydrated Zn 2+ ions often results in unsatisfactory charge storage capability. Here well‐arranged heterodiatomic carbon superstructures are reported with compatible pore dimensions for activating Zn 2+ ions, initiated by the supramolecular self‐assembly of 1,3,5‐triazine‐2,4,6‐triamine and cyanuric acid via in‐plane hydrogen‐bonds and out‐of‐plane π – π interactions. Flower‐shaped carbon superstructures expose more surface‐active motifs, continuous charge‐transport routes, and more importantly, well‐developed pores. The primary subnanopores of 0.82 nm are size‐exclusively accessible for solvated Zn 2+ ions (0.86 nm) to maximize spatial charge storage, while rich mesopores (1–3 nm) allow for high‐kinetics ion migration with a low activation energy. Such favorable superstructure cathodes contribute to all‐round performance improvement for ZHCs, including high energy density (158 Wh kg −1 ), fast‐charging ability (50 A g −1 ), and excellent cyclic lifespan (100 000 cycles). An anion−cation hybrid charge storage mechanism is elucidated for superstructure cathode, which entails alternate physical uptake of Zn 2+ /CF 3 SO 3 − at electroactive pores and bipedal chemical binding of Zn 2+ to electronegative carbonyl/pyridine motifs. This work expands the design landscape of carbon superstructures for advanced energy storage.

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
mwang202509完成签到,获得积分10
1秒前
瘦瘦安梦发布了新的文献求助10
1秒前
打鱼更完成签到,获得积分10
1秒前
隐形曼青应助大气的冷荷采纳,获得20
1秒前
飞雪完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
lxlx111发布了新的文献求助10
2秒前
丘比特应助叶祥采纳,获得10
2秒前
搜集达人应助copyaa采纳,获得10
3秒前
华凯完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
机智的友桃完成签到,获得积分20
4秒前
Wu完成签到,获得积分20
4秒前
饭饭发布了新的文献求助10
4秒前
Shaw发布了新的文献求助10
4秒前
159发布了新的文献求助10
4秒前
流星雨发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
shenmexixi完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
沉默夏蓉完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
等效边界完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
向媛发布了新的文献求助10
7秒前
科研通AI2S应助333采纳,获得10
7秒前
槐念发布了新的文献求助20
8秒前
8秒前
星辰大海应助JiaQi采纳,获得10
9秒前
9秒前
汉堡包应助lv采纳,获得20
10秒前
余周周发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
英俊的铭应助杂质采纳,获得10
11秒前
11秒前
沈尔云完成签到,获得积分10
11秒前
xue发布了新的文献求助10
12秒前
李爱国应助LikeTheFeng采纳,获得10
12秒前
叶祥发布了新的文献求助10
13秒前
MJ发布了新的文献求助40
13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
晶种分解过程与铝酸钠溶液混合强度关系的探讨 8888
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
The Sage Handbook of Digital Labour 600
汪玉姣:《金钱与血脉:泰国侨批商业帝国的百年激荡(1850年代-1990年代)》(2025) 500
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6415412
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8234560
关于积分的说明 17486747
捐赠科研通 5468426
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2889055
邀请新用户注册赠送积分活动 1865973
关于科研通互助平台的介绍 1703611