Phosphorene as Cathode Material for High‐Voltage, Anti‐Self‐Discharge Zinc Ion Hybrid Capacitors

超级电容器 材料科学 电容器 电解质 电容 电解电容器 聚合物电容器 阳极 磷烯 自放电 光电子学 电极 电压 电气工程 化学 冶金 带隙 物理化学 工程类
作者
Zhaodong Huang,Ao Chen,Funian Mo,Guojin Liang,Xinliang Li,Qi Yang,Ying Guo,Ze Chen,Qing Li,Binbin Dong,Chunyi Zhi
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:10 (24) 被引量:182
标识
DOI:10.1002/aenm.202001024
摘要

Abstract Output voltage and self‐discharge rate are two important performance indices for supercapacitors, which have long been overlooked, though these play a very significant role in their practical application. Here, a zinc anode is used to construct a zinc ion hybrid capacitor. Expanded operating voltage of the hybrid capacitor is obtained with novel electrolytes. In addition, significantly improved anti‐self‐discharge ability is achieved. The phosphorene‐based zinc ion capacitor exploiting a “water in salt” electrolyte with a working potential can reach 2.2 V, delivering 214.3 F g −1 after 5000 cycles. The operating voltage is further extended to 2.5 V through the use of an organic solvent as the electrolyte; the solvent is prepared by adding 0.2 m ZnCl 2 into the tetraethylammonium tetrafluoroborate in propylene carbonate (Et 4 NBF 4 /PC) solvent, and it exhibits 105.9 F g −1 even after 9500 cycles. More importantly, the phosphorene‐based capacitors possess excellent anti‐self‐discharge performance. The capacitors retain 76.16% of capacitance after resting for 300 h. The practical application of the zinc ion capacitor is demonstrated through a flexible paper‐based printed microcapacitor. It is believed that the developed zinc ion capacitor can effectively resolve the severe self‐discharge problem of supercapacitors. Moreover, high‐voltage zinc ion capacitors provide more opportunities for the application of supercapacitors.
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