High‐Performance Hybrid Supercapacitor Enabled by a High‐Rate Si‐based Anode

材料科学 超级电容器 阳极 功率密度 阴极 电流密度 储能 化学工程 电极 电压 光电子学 电容 功率(物理) 电气工程 化学 物理 物理化学 量子力学 工程类
作者
Ran Yi,Shuru Chen,Jiangxuan Song,Mikhail L. Gordin,A. Manivannan,Donghai Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:24 (47): 7433-7439 被引量:231
标识
DOI:10.1002/adfm.201402398
摘要

A hybrid supercapacitor constructed of a Si‐based anode and a porous carbon cathode is demonstrated with both high power and energy densities. Boron‐doping is employed to improve the rate capability of the Si‐based anode (B‐Si/SiO 2 /C). At a high current density of 6.4 A/g, B‐Si/SiO 2 /C delivers a capacity of 685 mAh/g, 2.4 times that of the undoped Si/SiO 2 /C. Benefiting from the high rate performance along with low working voltage, high capacity, and good cycling stability of B‐Si/SiO 2 /C, the hybrid supercapacitor exhibits a high energy density of 128 Wh/kg at 1229 W/kg. Even when power density increases to the level of a conventional supercapacitor (9704 W/kg), 89 Wh/kg can be obtained, the highest values of any hybrid supercapacitor to date. Long cycling life (capacity retention of 70% after 6000 cycles) and low self‐discharge rate (voltage retention of 82% after 50 hours) are also achieved. This work opens an avenue for development of high‐performance hybrid supercapacitors using high‐performance Si‐based anodes.

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