Published November 8, 2022 | Version v1
Publication Open

Recent progress in flexible Zn‐ion hybrid supercapacitors: Fundamentals, fabrication designs, and applications

Creators

  • 1. Khwaja Fareed University of Engineering and Information Technology
  • 2. Shenzhen University
  • 3. City University of Hong Kong
  • 4. University of Córdoba
  • 5. King Khalid University

Description

Abstract One of the most exciting new developments in energy storage technology is flexible Zn‐ion hybrid supercapacitors (f‐ZIHSCs), which combine the high energy of Zn‐ion batteries with high‐power supercapacitors to satisfy the needs of portable flexible electronics. However, the development of f‐ZHSCs is still in its infancy, and there are numerous barriers to overcome before they can be widely implemented for practical applications. This review gives an up‐to‐date description of recent achievements and underlying concepts in energy storage mechanisms of f‐ZIHSCs and emphasizes the critical role of cathode, anode, and electrolyte materials systems in speeding the prosperity of f‐ZIHSCs. The innovative nanostructured‐based cathode materials for f‐ZIHSCs include carbon (e.g., porous carbon, heteroatom‐doped carbon, biomass‐derived porous carbon, graphene, etc.), metal‐oxides, MXenes, and metal/covalent‐organic frameworks, and other materials (e.g., activated carbon, phosphorene, etc.) are mainly focused. Afterward, the latest developments in flexible anode and electrolyte frameworks and impacts of electrolyte compositions on the electrochemical properties of f‐ZIHSC are elaborated. Subsequently, the advancements based on fabrication designs, including quasi‐solid‐state, micro, fiber‐shaped, and all climate‐changed f‐ZIHSCs, are discussed in detail. Lastly, a summary of current challenges and recommendations for the future progress of advanced f‐ZIHSC are addressed. This review article is anticipated to further understand the viable strategies and achievable approaches for assembling high‐performance f‐ZIHSCs and boost the technical revolutions on cathode, anode, and electrolytes for f‐ZIHSC devices.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص أحد أكثر التطورات الجديدة إثارة في تكنولوجيا تخزين الطاقة هو المكثفات الفائقة الهجينة المرنة Zn ‑ ion (f‐ ZIHSCs)، والتي تجمع بين الطاقة العالية لبطاريات Zn‐ion والمكثفات الفائقة عالية الطاقة لتلبية احتياجات الإلكترونيات المرنة المحمولة. ومع ذلك، لا يزال تطوير F- ZHSCs في مراحله الأولى، وهناك العديد من الحواجز التي يجب التغلب عليها قبل تنفيذها على نطاق واسع للتطبيقات العملية. تقدم هذه المراجعة وصفًا حديثًا للإنجازات الأخيرة والمفاهيم الأساسية في آليات تخزين الطاقة لـ f‐ ZIHSCs وتؤكد على الدور الحاسم لأنظمة الكاثود والأنود والمواد المنحل بالكهرباء في تسريع ازدهار f‐ZIHSCs. تشمل مواد الكاثود المبتكرة القائمةعلى النانو لـ F-ZIHSCs الكربون (على سبيل المثال، الكربون المسامي، الكربون المنشط غير المتجانس، الكربون المسامي المستمد من الكتلة الحيوية، الجرافين، إلخ)، أكاسيد المعادن، MXenes، والأطر المعدنية/التساهمية العضوية، وغيرها من المواد (على سبيل المثال، الكربون المنشط، الفوسفور، إلخ) مركزة بشكل أساسي. بعد ذلك، يتم توضيح أحدث التطورات في أطر الأنود والكهارل المرنة وتأثيرات تركيبات الإلكتروليت على الخواص الكهروكيميائية لـ f- ZIHSC. في وقت لاحق، تتم مناقشة التطورات القائمة على تصاميم التصنيع، بما في ذلك التصاميم شبهالصلبة، والصغرى، والألياف، وجميع التصاميم التي تغير المناخ، بالتفصيل. أخيرًا، يتم تناول ملخص للتحديات الحالية والتوصيات المتعلقة بالتقدم المستقبلي للمركز المتقدم للصحة والسلامة المهنية. من المتوقع أن تفهم مقالة المراجعة هذه بشكل أكبر الاستراتيجيات القابلة للتطبيق والنهج القابلة للتحقيق لتجميع F- ZIHSCs عالية الأداء وتعزز الثورات الفنية على الكاثود والأنود والإلكتروليتات لأجهزة F- ZIHSC.

Translated Description (French)

Résumé L'un des nouveaux développements les plus passionnants de la technologie de stockage d'énergie est les supercondensateurs hybrides Zn‐ion flexibles (f‐ ZIHSC), qui combinent la haute énergie des batteries Zn‐ion avec des supercondensateurs de haute puissance pour répondre aux besoins de l'électronique flexible portable. Cependant, le développement des f‐ ZHSC en est encore à ses balbutiements, et il existe de nombreux obstacles à surmonter avant qu'ils puissent être largement mis en œuvre pour des applications pratiques. Cette revue donne une description actualisée des réalisations récentes et des concepts sous-jacents dans les mécanismes de stockage d'énergie des f‐ ZIHSC et souligne le rôle essentiel des systèmes de matériaux cathodiques, anodiques et électrolytiques dans l'accélération de la prospérité des f‐ZIHSC. Les matériaux de cathode nanostructurés innovants pour les f-ZIHSC comprennent le carbone (par exemple, le carbone poreux, le carbone dopé par des hétéroatomes, le carbone poreux dérivé de la biomasse, le graphène, etc.), les oxydes métalliques, les MXènes, et les structures métalliques/covalentes organiques, et d'autres matériaux (par exemple, le charbon actif, le phosphorène, etc.) sont principalement ciblés. Par la suite, les derniers développements dans les structures flexibles d'anode et d'électrolyte et les impacts des compositions d'électrolyte sur les propriétés électrochimiques du f‐ ZIHSC sont élaborés. Par la suite, les progrès basés sur les conceptions de fabrication, y compris quasi‐solide, micro, en forme de fibre et tous les f‐ ZIHSC à changement climatique, sont discutés en détail. Enfin, un résumé des défis actuels et des recommandations pour les progrès futurs du f‐ ZIHSCavancé sont abordés. Cet article de synthèse devrait permettre de mieux comprendre les stratégies viables et les approches réalisables pour assembler des f‐ ZIHSC haute performance et stimuler les révolutions techniques sur la cathode, l'anode et les électrolytes pour les dispositifs f‐ ZIHSC.

Translated Description (Spanish)

Resumen Uno de los nuevos desarrollos más emocionantes en la tecnología de almacenamiento de energía son los supercondensadores híbridos flexibles de Zn-ion (f-ZIHSC), que combinan la alta energía de las baterías de Zn-ion con supercondensadores de altapotencia para satisfacer las necesidades de la electrónica flexible portátil. Sin embargo, el desarrollo de las f-ZHSC aún está en pañales, y hay numerosas barreras que superar antes de que puedan implementarse ampliamente para aplicaciones prácticas. Esta revisión ofrece una descripción actualizada de los logros recientes y los conceptos subyacentes en los mecanismos de almacenamiento de energía de los f-ZIHSC y enfatiza el papel crítico de los sistemas de materiales de cátodos, ánodos y electrolitos para acelerar la prosperidad de losf-ZIHSC. Los materiales innovadores de cátodos nanoestructurados para f‐ZIHSC incluyen carbono (por ejemplo, carbono poroso, carbono dopado con heteroátomos, carbono poroso derivado de biomasa, grafeno, etc.), óxidos metálicos, MXenos y marcos orgánicos metálicos/covalentes, y otros materiales (por ejemplo, carbón activado, fosforeno, etc.) se centran principalmente. Posteriormente, se elaboran los últimos desarrollos en marcos flexibles de ánodos y electrolitos y los impactos de las composiciones de electrolitos en las propiedades electroquímicas de f‐ ZIHSC. Posteriormente, se analizan en detalle los avances basados en diseños de fabricación, incluidos los de estado cuasi sólido, micro, en forma de fibra y todos los f-ZIHSC con cambio climático. Por último, se aborda un resumen de los desafíos actuales y las recomendaciones para el progreso futuro del f-ZIHSC avanzado. Se prevé que este artículo de revisión comprenda mejor las estrategias viables y los enfoques alcanzables para ensamblar f-ZIHSCde alto rendimiento y aumentar las revoluciones técnicas en cátodos, ánodos y electrolitos para dispositivos f-ZIHSC.

Files

cey2.271.pdf

Files (15.8 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:576d3ded9420b51841b16db8ca4b83ea
15.8 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التقدم الأخير في المكثفات الفائقة الهجينة المرنة من Zn‐ion: الأساسيات وتصميمات التصنيع والتطبيقات
Translated title (French)
Progrès récents dans les supercondensateurs hybrides Zn‐ion flexibles : principes fondamentaux, conceptions de fabrication et applications
Translated title (Spanish)
Avances recientes en supercondensadores híbridos flexibles de Zn-ion: fundamentos, diseños de fabricación y aplicaciones

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4308587112
DOI
10.1002/cey2.271

Is supplement to
https://openalex.org/W4387577058 (Other)
https://openalex.org/W4214666829 (Other)
https://openalex.org/W3133930036 (Other)
https://openalex.org/W3106248067 (Other)
https://openalex.org/W3103756238 (Other)
https://openalex.org/W2891382877 (Other)
https://openalex.org/W2384093239 (Other)
https://openalex.org/W2079776368 (Other)
https://openalex.org/W2059154287 (Other)
https://openalex.org/W2051018604 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1510434803
  • https://openalex.org/W1841822057
  • https://openalex.org/W1973101250
  • https://openalex.org/W1974197287
  • https://openalex.org/W1976459492
  • https://openalex.org/W1988080928
  • https://openalex.org/W2013974338
  • https://openalex.org/W2021128041
  • https://openalex.org/W2024814964
  • https://openalex.org/W2035206741
  • https://openalex.org/W2040090165
  • https://openalex.org/W2047901418
  • https://openalex.org/W2052319966
  • https://openalex.org/W2053219565
  • https://openalex.org/W2074383222
  • https://openalex.org/W2075550639
  • https://openalex.org/W2078641611
  • https://openalex.org/W2094413336
  • https://openalex.org/W2095971821
  • https://openalex.org/W2106305350
  • https://openalex.org/W2135300745
  • https://openalex.org/W2149790212
  • https://openalex.org/W2154456305
  • https://openalex.org/W2157097575
  • https://openalex.org/W2171279167
  • https://openalex.org/W2178337274
  • https://openalex.org/W2182266714
  • https://openalex.org/W2186571951
  • https://openalex.org/W2187220581
  • https://openalex.org/W2220719432
  • https://openalex.org/W2288565508
  • https://openalex.org/W2294796356
  • https://openalex.org/W2316951551
  • https://openalex.org/W2340338681
  • https://openalex.org/W2345099907
  • https://openalex.org/W2509883496
  • https://openalex.org/W2528102615
  • https://openalex.org/W2530443247
  • https://openalex.org/W2546971341
  • https://openalex.org/W2547905930
  • https://openalex.org/W2586423003
  • https://openalex.org/W2591838102
  • https://openalex.org/W2610269117
  • https://openalex.org/W2612755981
  • https://openalex.org/W2612839758
  • https://openalex.org/W2752286421
  • https://openalex.org/W2763874231
  • https://openalex.org/W2768058922
  • https://openalex.org/W2776354547
  • https://openalex.org/W2777639606
  • https://openalex.org/W2781728924
  • https://openalex.org/W2785518204
  • https://openalex.org/W2790513924
  • https://openalex.org/W2793909581
  • https://openalex.org/W2796025373
  • https://openalex.org/W2797083767
  • https://openalex.org/W2798233601
  • https://openalex.org/W2801971401
  • https://openalex.org/W2803297114
  • https://openalex.org/W2810395013
  • https://openalex.org/W2810845233
  • https://openalex.org/W2876983153
  • https://openalex.org/W2886282649
  • https://openalex.org/W2887614386
  • https://openalex.org/W2888372254
  • https://openalex.org/W2889598264
  • https://openalex.org/W2890058915
  • https://openalex.org/W2896104997
  • https://openalex.org/W2897395598
  • https://openalex.org/W2898606636
  • https://openalex.org/W2898833705
  • https://openalex.org/W2899029757
  • https://openalex.org/W2899235516
  • https://openalex.org/W2899260625
  • https://openalex.org/W2902380841
  • https://openalex.org/W2902383476
  • https://openalex.org/W2903281440
  • https://openalex.org/W2911174653
  • https://openalex.org/W2912680393
  • https://openalex.org/W2914018140
  • https://openalex.org/W2916085372
  • https://openalex.org/W2919762474
  • https://openalex.org/W2923739838
  • https://openalex.org/W2927888031
  • https://openalex.org/W2937025461
  • https://openalex.org/W2941511209
  • https://openalex.org/W2946754848
  • https://openalex.org/W2948624899
  • https://openalex.org/W2952552196
  • https://openalex.org/W2952816467
  • https://openalex.org/W2961923335
  • https://openalex.org/W2962932562
  • https://openalex.org/W2966709924
  • https://openalex.org/W2967506265
  • https://openalex.org/W2969481592
  • https://openalex.org/W2971295659
  • https://openalex.org/W2971365933
  • https://openalex.org/W2971907767
  • https://openalex.org/W2973087938
  • https://openalex.org/W2974000360
  • https://openalex.org/W2974348764
  • https://openalex.org/W2974725236
  • https://openalex.org/W2976750428
  • https://openalex.org/W2979650316
  • https://openalex.org/W2981318259
  • https://openalex.org/W2982176252
  • https://openalex.org/W2982381007
  • https://openalex.org/W2982628246
  • https://openalex.org/W2983174756
  • https://openalex.org/W2986137430
  • https://openalex.org/W2988330985
  • https://openalex.org/W2995242239
  • https://openalex.org/W3000006046
  • https://openalex.org/W3001423915
  • https://openalex.org/W3001768290
  • https://openalex.org/W3002085332
  • https://openalex.org/W3002463022
  • https://openalex.org/W3004233429
  • https://openalex.org/W3004680163
  • https://openalex.org/W3004936197
  • https://openalex.org/W3006405189
  • https://openalex.org/W3007374285
  • https://openalex.org/W3007453032
  • https://openalex.org/W3009575933
  • https://openalex.org/W3012389106
  • https://openalex.org/W3021760488
  • https://openalex.org/W3021897874
  • https://openalex.org/W3023145092
  • https://openalex.org/W3023218051
  • https://openalex.org/W3025686842
  • https://openalex.org/W3026107030
  • https://openalex.org/W3029759345
  • https://openalex.org/W3033465994
  • https://openalex.org/W3034236024
  • https://openalex.org/W3035237947
  • https://openalex.org/W3036824315
  • https://openalex.org/W3037131268
  • https://openalex.org/W3039010714
  • https://openalex.org/W3040898670
  • https://openalex.org/W3043812042
  • https://openalex.org/W3044421150
  • https://openalex.org/W3046072707
  • https://openalex.org/W3047320478
  • https://openalex.org/W3047886418
  • https://openalex.org/W3048061124
  • https://openalex.org/W3048205779
  • https://openalex.org/W3059264008
  • https://openalex.org/W3081518474
  • https://openalex.org/W3085355339
  • https://openalex.org/W3092216269
  • https://openalex.org/W3092748728
  • https://openalex.org/W3094677173
  • https://openalex.org/W3097642684
  • https://openalex.org/W3097831447
  • https://openalex.org/W3101177184
  • https://openalex.org/W3104594706
  • https://openalex.org/W3105982350
  • https://openalex.org/W3117546069
  • https://openalex.org/W3117844702
  • https://openalex.org/W3121917331
  • https://openalex.org/W3125402740
  • https://openalex.org/W3126750856
  • https://openalex.org/W3127987319
  • https://openalex.org/W3129886053
  • https://openalex.org/W3133099296
  • https://openalex.org/W3133634925
  • https://openalex.org/W3134605268
  • https://openalex.org/W3151791236
  • https://openalex.org/W3152760829
  • https://openalex.org/W3156183992
  • https://openalex.org/W3158581775
  • https://openalex.org/W3164037505
  • https://openalex.org/W3166292096
  • https://openalex.org/W3166293582
  • https://openalex.org/W3167333112
  • https://openalex.org/W3170333465
  • https://openalex.org/W3173550032
  • https://openalex.org/W3173631614
  • https://openalex.org/W3179322668
  • https://openalex.org/W3180456053
  • https://openalex.org/W3184461511
  • https://openalex.org/W3184723801
  • https://openalex.org/W3189054971
  • https://openalex.org/W3194245799
  • https://openalex.org/W3196320526
  • https://openalex.org/W3198035325
  • https://openalex.org/W3198276652
  • https://openalex.org/W3199108237
  • https://openalex.org/W3201080545
  • https://openalex.org/W3202778319
  • https://openalex.org/W3203192004
  • https://openalex.org/W3203803230
  • https://openalex.org/W3207223352
  • https://openalex.org/W3207595260
  • https://openalex.org/W3208897084
  • https://openalex.org/W3216885115
  • https://openalex.org/W4200018880
  • https://openalex.org/W4200384518
  • https://openalex.org/W4200425578
  • https://openalex.org/W4210343026
  • https://openalex.org/W4210802489
  • https://openalex.org/W4210869342
  • https://openalex.org/W4220910070
  • https://openalex.org/W4229014777
  • https://openalex.org/W4298010184