Curvature effects in carbon nanomaterials: Exohedral versus endohedral supercapacitors

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作者
Jingsong Huang,Bobby G. Sumpter,Vincent Meunier,Gleb Yushin,Cristelle Portet,Yury Gogotsi
出处
期刊:Journal of Materials Research [Springer Nature]
卷期号:25 (8): 1525-1531 被引量:149
标识
DOI:10.1557/jmr.2010.0195
摘要

Capacitive energy storage mechanisms in nanoporous carbon supercapacitors hinge on endohedral interactions in carbon materials with macro-, meso-, and micropores that have negative surface curvature. In this article, we show that because of the positive curvature found in zero-dimensional carbon onions or one-dimensional carbon nanotube arrays, exohedral interactions cause the normalized capacitance to increase with decreasing particle size or tube diameter, in sharp contrast to the behavior of nanoporous carbon materials. This finding is in good agreement with the trend of recent experimental data. Our analysis suggests that electrical energy storage can be improved by exploiting the highly curved surfaces of carbon nanotube arrays with diameters on the order of 1 nm.
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