6.3.1 Cathode Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
6.3.2 Anode Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
6.3.3 Sodium-Ion Battery Electrolyte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
6.4 Metal-Air Battery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
6.4.1 Working Principle of Metal-Air Battery . . . . . . . . . . . . . . 156
6.4.2 Electrolyte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
6.4.3 Cathode Component and Its Influence . . . . . . . . . . . . . . . . 158
6.4.4 Advantages and Disadvantages of Metal-Air Batteries . . . . 160
6.4.5 The Development of Metal-Air Battery . . . . . . . . . . . . . . . 161
6.4.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
6.5 Lithium-Sulfur Battery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
6.5.1 Working Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
6.5.2 Sulfur Electrode Reaction Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
6.5.3 Research Progress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
6.5.4 Cathode Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
6.5.5 Stability and Modification of Metal Lithium Negative
Electrode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
6.5.6 Electrolyte Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
6.5.7 Separator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
6.6 Summary and Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
7 Nanomaterials for Supercapacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
7.2 Double-Layer Capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
7.2.1 Activated Carbon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
7.2.2 Ordered Mesoporous Carbon Materials . . . . . . . . . . . . . . . 198
7.2.3 Carbon Nanotube for Supercapacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
7.2.4 Graphene-Based Materials for Supercapacitor . . . . . . . . . . 200
7.3 Pseudocapacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
7.3.1 Co 3 O 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
7.3.2 MnO 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
7.3.3 NiO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
7.3.4 Conductive Polymer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
7.3.5 MXene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
7.4 Hybrid Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
7.4.1 Metal Oxide Cathode and Carbon Material
Anode/Metal Oxide Anode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
7.4.2 Li-Ion Hybrid Capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
7.4.3 Na-Ion Hybrid Capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
7.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
8 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Contents
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6.3.2 Anode Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
6.3.3 Sodium-Ion Battery Electrolyte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
6.4 Metal-Air Battery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
6.4.1 Working Principle of Metal-Air Battery . . . . . . . . . . . . . . 156
6.4.2 Electrolyte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
6.4.3 Cathode Component and Its Influence . . . . . . . . . . . . . . . . 158
6.4.4 Advantages and Disadvantages of Metal-Air Batteries . . . . 160
6.4.5 The Development of Metal-Air Battery . . . . . . . . . . . . . . . 161
6.4.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
6.5 Lithium-Sulfur Battery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
6.5.1 Working Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
6.5.2 Sulfur Electrode Reaction Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
6.5.3 Research Progress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
6.5.4 Cathode Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
6.5.5 Stability and Modification of Metal Lithium Negative
Electrode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
6.5.6 Electrolyte Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
6.5.7 Separator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
6.6 Summary and Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
7 Nanomaterials for Supercapacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
7.2 Double-Layer Capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
7.2.1 Activated Carbon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
7.2.2 Ordered Mesoporous Carbon Materials . . . . . . . . . . . . . . . 198
7.2.3 Carbon Nanotube for Supercapacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
7.2.4 Graphene-Based Materials for Supercapacitor . . . . . . . . . . 200
7.3 Pseudocapacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
7.3.1 Co 3 O 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
7.3.2 MnO 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
7.3.3 NiO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
7.3.4 Conductive Polymer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
7.3.5 MXene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
7.4 Hybrid Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
7.4.1 Metal Oxide Cathode and Carbon Material
Anode/Metal Oxide Anode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
7.4.2 Li-Ion Hybrid Capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
7.4.3 Na-Ion Hybrid Capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
7.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
8 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Contents
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