Fast Kinetic Carbon Anode Inherited and Developed from Architectural Designed Porous Aromatic Framework for Flexible Lithium Ion Micro Capacitors

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作者
Xing Li,Mengxiao Sun,Chunyi Xu,Xin Zhang,Gongkai Wang,Yuyang Tian,Guangshan Zhu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (27) 被引量:19
标识
DOI:10.1002/adfm.202300460
摘要

Abstract Lithium ion micro capacitors (LIMCs) demonstrate competitive advantages of simultaneously high energy/power densities and long cycle life over many other micro supercapacitors and micro batteries. However, these performances are significantly determined by the carbon anode with fast Li + storage kinetics. Herein, a design strategy at the precursor side of a typical porous aromatic framework‐5 (PAF‐5) from the carbon bonding levels is proposed, and coupling with the post pyrolysis, the sp 2 / sp 3 domains ratio, interlayer spacing, and pore structure of derived carbons can be synergistically balanced. The inherited sp 2 domains and porous structure from PAF‐5 endow the derived carbon with high electron transport capability and fast Li + adsorption capacity. Meanwhile, the developed sp 3 domains and enlarged interlayer spacing also enable abundant and fast Li + intercalation contribution, giving rise to a superior rate capability (141.9 mAh g −1 at 4 A g −1 ) that is 13 times better than a commercial graphite anode. A flexible LIMCs based on this carbon anode are fabricated, and simultaneously high energy/power densities (71.1 mWh cm −3 /1.9 W cm −3 ), long cycle life (94.7% after 6,000 cycles), and flexibility are achieved, demonstrating a great feasibility of designed PAFs as the trimmed carbon anode precursors for high performance Li + storage.
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