Gruppenfoto der Arbeitsgruppe Energie-Materialien im INM; die Mitarbeitenden gehen gemeinsam durch einen Innenbereich auf die Kamera zu.

Energie-Materialien

Wir entwickeln elektrochemische Energiespeichermaterialien, innovative Wassertechnologien und umweltfreundliche Recyclingmethoden.

Die Forschungsabteilung für Energie-Materialien entwickelt Materialien, die Ionen und elektrische Ladung  effektiv über verschiedene Längenskalen transportieren und speichern. Unsere Materialien transportieren und speichern Ionen sowie elektrische Ladungen effektiv über verschiedene Längenskalen. Wir fokussieren auf nanoporöse Kohlenstoffe, Oxide, Carbide und Sulfide sowie deren Hybridisierung. Unser Workflow umfasst Materialsynthese, umfassende Materialcharakterisierung, elektrochemisches Benchmarking und In-situ-Analyse.

Ein Schwerpunkt liegt auf 2D-Materialien wie MXene und MBene, die in Superkondensatoren und Natrium- und Lithium-Ionen-Batterien der übernächsten Generation eingesetzt werden können. Diese Materialien ermöglichen auch elektrochemische Entsalzung und Ionenrückgewinnung aus Wasser.

Wir nutzen vielfältige Charakterisierungsmethoden für tiefgreifendes Verständnis und setzen auf digitale Techniken in der prädiktiven Materialforschung. Unsere Kooperationen reichen von internationaler Grundlagenforschung bis zu industriellen Projekten.

Prof. Dr. Volker Presser
Prof. Dr. Volker Presser
Leiter Energie-Materialien

Kontakt

B.Sc. Anna Seltmann
Technische Mitarbeiterin
Telefon: +49 (0)681-9300-230
Laborsicherheitsbeauftrage
M.Sc. Zeyu Fu
Technische Mitarbeiterin
Telefon: +49 (0)681-9300-368
Sekretärin
Sylvia de Graaf
Sekretärin
Telefon: +49 (0)681-9300-501
Mitarbeiter/innen
Doktorand
Telefon: +49 (0)681-9300-151
E-Mail: peter.burger@leibniz-inm.de
Doktorand
Telefon: +49 (0)681-9300-218
E-Mail: jean.ruthes@leibniz-inm.de
Technische Mitarbeiterin
Telefon: +49 (0)681-9300-368
E-Mail: zeyu.fu@leibniz-inm.de
Doktorand
Telefon: +49 (0)681-9300-153
E-Mail: ayush.gadpayle@leibniz-inm.de
Wissenschaftliche Hilfskraft
Telefon: +49 (0)681-9300-108/251
E-Mail: matthias.haller@leibniz-inm.de
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Telefon: +49 (0)681-9300-208
E-Mail: nicolas.huth@leibniz-inm.de
Doktorandin
Telefon: +49 (0)681-9300-374
E-Mail: cansu.koek@leibniz-inm.de
Doktorandin
Telefon: +49 (0)681-9300-268
E-Mail: chiraz.layouni@leibniz-inm.de
Doktorandin
Telefon: +49 (0)681-9300-374
E-Mail: Thao.Le@leibniz-inm.de
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Telefon: +49 (0)681-9300-230
E-Mail: mingren.liu@leibniz-inm.de
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Telefon: +49 (0)681-9300-208
E-Mail: meenu.meenu@leibniz-inm.de
Doktorand
Telefon: +49 (0)681-9300-314
E-Mail: said.mondahchouo@leibniz-inm.de
Doktorand
Telefon: +49 (0)681-9300-402
E-Mail: burak.oelmez@leibniz-inm.de
Leiter Energie-Materialien
E-Mail: Volker.Presser@leibniz-inm.de
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Telefon: +49 (0)681-9300-218
E-Mail: asia.sarycheva@leibniz-inm.de
Gastdoktorand/in
Telefon: +49 (0)681-9300-108/251
E-Mail: yassine.seffar@leibniz-inm.de
Technische Mitarbeiterin
Telefon: +49 (0)681-9300-230
E-Mail: anna.seltmann@leibniz-inm.de
Doktorandin
Telefon: +49 (0)681-9300-319
E-Mail: burcu.tan@leibniz-inm.de
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Telefon: +49 (0)681-9300-365
E-Mail: Delvina.Tarimo@leibniz-inm.de
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Telefon: +49 (0)681-9300-402
E-Mail: bin.wang@leibniz-inm.de
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Telefon: +49 (0)681-9300-151
E-Mail: wensen.wang@leibniz-inm.de
Doktorandin
Telefon: +49 (0)681-9300-268
E-Mail: liying.xue@leibniz-inm.de
Forschung

Materialsynthese

Wir entwickeln, analysieren und wenden elektrochemisch aktive Materialien an um elektro-integrativ elektrochemische Aktivität mit elektrischer Leitfähigkeit zu verbinden. Hierzu besonders gut geeignet sind insbesondere Hybridmaterialien mit nanoskaligen Eigenschaften. Wir nutzen Techniken wie Sol-Gel-Verfahren, Atomlagenabscheidung und Elektrospinnen, und charakterisieren unsere Materialien durch vielfältige Methoden, wie zum Beispiel Elektronenmikroskopie, Röntgendiffraktion und Schwingungsspektroskopie. Diese Aktivitäten werden durch in situ und in operando Methoden ergänzt, um Prozesse und Mechanismen zu quantifizieren. Unser Materialportfolio umfasst viele verschiedene Materialien mit Schwerpunkt auf Kohlenstoffmaterialien und 2D-Materialien wie MXene, sowie Metalloxide und Konversionsmaterialien.

Forscherin im Labor mit Schutzbrille, Handschuhen und Kittel gießt Flüssigkeit aus einem Kolben in einen Erlenmeyerkolben und beobachtet die Reaktion.
Forschende Person im Labor mit Handschuhen und Kittel justiert Bauteile und Kabel in einem geöffneten technischen Prüf- oder Messgerät.

Energiespeicher

Elektrochemische Energiespeicherung ist ein zentraler Baustein nachhaltiger Technologien zur Umwandlung und Rückgewinnung von Energie. Wir entwickeln Elektrodenmaterialien der nächsten und übernächsten Generation für Natrium- und Lithium-Ionen-Batterien, Superkondensatoren und Hybridsysteme. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf neuartige wie MXene, Hochentropiematerialien und nanoskalierten Hybridmaterialien. Wir setzen eine Vielzahl von Synthese- und Charakterisierungsmethoden ein, um Interkalations-, Konversions- und Legierungsreaktionen zu nutzen, die die Speicherkapazität und die Lade-/Entladeraten verbessern. Digitalisierung und Modellierung von Energiematerialien und Elektrodenherstellung ergänzen unser Forschungsportfolio, welches eine Bandbreite von Grundlagenforschung bis hin zu Industriepartnerschaften umfasst.

Wassertechnologien

Energiematerialien sind nicht nur interessant für traditionelle elektrochemische Energiespeicherung, sondern auch für neuartige Wassertechnologien. Durch Prozesse, ähnlich denen für Batterien und Superkondensatoren, also Redoxprozesse (Ioneninterkalation, Legierung und Konversionsreaktionen) und Ionenelektrosorption, ist es möglich, kontrolliert Ionen aufzunehmen und wieder abzugeben. Damit ist es möglich, selbst spezifische Ionen selektiv zu immobilisieren und zu extrahieren, ohne dass für diesen Prozess hoher Druck oder Filtermembranen benötigt werden. Stattdessen kommen elektrochemische Prozesse und ionenselektive Materialien zum Einsatz. Wir widmen uns insbesondere den Themen der Meerwasserentsalzung, Lithium-Ionen-Extraktion und die Entfernung von Schwermetallionen. Unsere Vision ist es, elektrochemische Prozesse für eine Reihe von Elementen und Verbindungen für energieeffiziente Entsalzung im Hinblick auf kreislauforientierte Materialnutzung, lokale Elementgewinnung und Schadstoffentfernung zu entwickeln.

Schematische Darstellung eines porösen Materials im Wasser, das gelöste Ionen aufnimmt; Na- und Cl-Ionen sind als Kugeln im Wasser dargestellt
Aus Mitteln des europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) geförderte Projekte

Kontinuierliche elektrochemische Lithium-Gewinnung (eLiFlow)

Die Energiewende und die Elektromobilität lassen den Bedarf an Lithium-Ionen-Batterien stark ansteigen. Gleichzeitig ist Lithium als Rohstoff geographisch begrenzt und klassische Gewinnungsverfahren, insbesondere der konventionelle Bergbau, sind mit hohem Energie- und Wasserverbrauch verbunden. Neben geothermischen Wässern rücken daher alternative, nachhaltigere Quellen und Prozesse in den Fokus – insbesondere Lithium-haltige Prozesswässer und hydrometallurgische Prozesslösungen aus dem Batterierecycling.

Im Projekt eLiFlow entwickeln wir am INM ein kontinuierliches elektrochemisches Verfahren, mit dem Lithium-Ionen hochselektiv aus wässrigen Medien abgetrennt und in einer konzentrierten Produktlösung bereitgestellt werden können. Kern der Technologie ist eine Redox-Fluss-Zelle mit Lithium-Ionen-selektiven keramischen und hybriden Membranen sowie zirkulierenden Redox-Elektrolyten. Dadurch lassen sich Lithium-Ionen ohne hohen Chemikalienverbrauch abtrennen.

Ziel des Projekts ist es, neue Lithium-Ionen-selektive Membranen zu entwickeln, umweltfreundlichere Redox-Elektrolyte auf Basis organischer Verbindungen zu etablieren und realitätsnahe Modelllösungen aus dem Batterierecycling sowie aus Lithium-haltigen Wässern zu untersuchen. Die eLiFlow-Zelle wird hinsichtlich Selektivität, Energiebedarf, Langzeitstabilität und Wirtschaftlichkeit optimiert. Die erwarteten Ergebnisse sollen die Grundlage für eine spätere Skalierung der Technologie und den Aufbau regionaler Wertschöpfungsketten für Lithium im Saarland legen.

Das Vorhaben „eLiFlow – Kontinuierliche elektrochemische Lithium-Gewinnung“ wird aus Mitteln der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert. Näheres zur Förderung durch die Europäische Union und den EFRE finden Sie hier:

https://www.saarland.de/DE/portale/eu-foerderportal/strukturfondsfoerderung/efre/efre20212027

Förderbanner mit Logos und Schriftzügen der Europäischen Union, des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung im Saarland sowie des saarländischen Ministeriums für Wirtschaft, Innovation, Digitales und Energie.

Publikationen

2020
Comparison of organic electrolytes at various temperatures for 2.8 V–Li-ion hybrid supercapacitors

Shim, Hwirim | Budak, Özil | Haug, V. | Widmaier, M. | Presser, Volker

DOI:

We explore different electrolytes containing lithium perchlorate (LiClO4) and lithium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (LiTFSI) salts in various solvents at different temperatures to associate the electrochemical stability of lithium titanium oxide (LTO)/lithium manganese oxide (LMO)-activated carbon (AC) composite Li-ion hybrid supercapacitors. By varying the solvents and operation temperature, we were able to detect a correlation between the electrochemical performance and the conductivity of each electrolyte. To test the electrochemical stability and longevity of the electrolytes in such a system, full-cells were analyzed via a voltage floating for 10 h at charged state (2.8 V) of the full-cell. Energy and power performance were the highest for acetonitrile (ACN) containing electrolytes due to their high lithium-ion conductivity. Additionally, the longevity of LiClO4 in 3-methoxypropionitrile (3-MPN) was superior to all tested electrolytes at ambient temperature with 97% capacity retention and energy efficiency of about 86% after 500 h of voltage floating. LiClO4 in a mixture of ACN and ethylene carbonate (EC) was the most stable electrolyte at high temperatures with 70% capacity retention after 500 h voltage floating at 60°C and 50% capacity retention after 250 h voltage floating. The longevity of LiTFSI in ACN and LiClO4 in 3-MPN electrolyte demonstrated a capacity retention of 97% and 92% after 500 h voltage floating, respectively, at low temperature (−10 °C).

DOI:

Electrochimica Acta ,
2020, 337 135760.

High-performance ion removal via zinc–air desalination

Srimuk, Pattarachai | Wang, Lei | Budak, Öznil | Presser, Volker

DOI:

Electrochemical processes enable a new generation of energy-efficient desalination technologies. While ion electrosorption via capacitive deionization is only suitable for brackish water with low molar strength, the use of Faradaic materials capable of reversible ion intercalation or conversion reactions allows energy-efficient removal of ions from seawater. However, the limited charge transfer/storage capacity of Faradaic materials indicates an upper limit for their desalination applications. Therefore, a new electrochemical concept must be explored to exceed the current state-of-the-art results and to push the desalination capacity beyond 100–200 mgNaCl/gelectrode. In this proof-of-concept work, we introduce the new concept of using metal–air battery technology for desalination. We do so by presenting performance data for zinc–air desalination (ZAD) in 600 mM NaCl. The ZAD cell provides a desalination capacity of 0.9–1.0 mgNaCl/cm2 (normalized to the membrane area; corresponding to 1300 mgNaCl/gZn) with a charge efficiency of 70% when charging/discharging the cell at 1 mA/cm2. The energy consumption of ZAD is 68–92 kJ/mol.

DOI:

Electrochemistry Communications ,
2020, 115 106713.

OPEN ACCESS
Pinning ultrasmall greigite nanoparticles on graphene for effective transition-metal-sulfide supercapacitors in an ionic liquid electrolyte

Talande, Smita V. | Bakandritsos, Aristides | Zdražil, Lukáš | Jakubec, Petr | Mohammadi, Elmira | Tomanec, Ondřej | Otyepka, Michal | Presser, Volker | Zbořil, Radek | Tuček, Jiří

DOI:

To meet the future demands for off-grid power, high-performance electrochemical energy storage based on earth-abundant materials is essential. Supercapacitors are attractive in this sense due to their sustainable carbon-based architecture, rapid charging/discharging, and long cycle-life in comparison to battery chemistries. However, hybridizing carbon electrodes with inorganic phases is intensively explored in supercapacitor research to mitigate their low energy content. Iron sulfides are attractive because they are non-toxic and composed of earth-abundant elements, but, despite their hydrophobic nature, they have only been studied in aqueous electrolytes, limiting the energy content due to the narrow voltage stability window of water. Here, exploiting a rapid growth method and a highly functionalized graphene support, we strongly immobilized greigite (Fe3S4) nanoparticles with an ultrasmall size which could not be attained in the absence of graphene. The respective supercapacitor cell was found significantly more electroactive in the ionic liquid electrolyte than in water, boosting the energy content. Furthermore, greigite has high conductivity and fast surface faradaic reactions due to the enzyme-mimicking triple redox state of its thiocubane basic structural unit. Thus, fully reversible and fast redox processes in the expanded voltage-window of the ionic liquid also endowed excellent rate capability, cycling stability, and power. The work demonstrates a pathway, not previously explored, whereby greigite/graphene hybrids can surpass in these aspects top-rated supercapacitor materials.

DOI:

Journal of Materials Chemistry A ,
2020, 8 (48), 25716-25726.

MXene/Activated-Carbon Hybrid Capacitive Deionization for Permselective Ion Removal at Low and High Salinity

Torkamanzadeh, Mohammad | Wang, Lei | Zhang, Yuan | Budak, Öznil | Srimuk, Pattarachai | Presser, Volker

DOI:

Two-dimensional, layered transition metal carbides (MXenes) are an intriguing class of intercalation-type electrodes for electrochemical applications. The ability for preferred counterion uptake qualifies MXenes as an attractive material for electrochemical desalination. Our work explores Ti3C2Tx-MXene paired with activated carbon in such a way that both electrodes operate in an optimized potential range. This is accomplished by electrode mass balancing and control over the cell voltage. Thereby, we enable effective remediation of saline media with low (brackish) and high (seawater-like) ionic strength by using 20 and 600 mM aqueous NaCl solutions. It is shown that MXene/activated-carbon asymmetric cell design capitalizes on the permselective behavior of MXene in sodium removal, which in turn forces carbon to mirror the same behavior in the removal of chloride ions. This has minimized the notorious co-ion desorption of carbon in highly saline media (600 mM NaCl) and boosted the charge efficiency from 4% in a symmetric activated-carbon/activated-carbon cell to 85% in a membrane-less asymmetric MXene/activated-carbon cell. Stable electrochemical performance for up to 100 cycles is demonstrated, yielding average desalination capacities of 8 and 12 mg/g, respectively, for membrane-less MXene/activated-carbon cells in NaCl solutions of 600 mM (seawater-level) and 20 mM (brackish-water-level). In the case of the 20 mM NaCl solutions, surprising charge efficiency values of over 100% have been obtained, which is attributed to the role of MXene interlayer surface charges.

DOI:

ACS Applied Materials & Interfaces ,
2020, 12 (23), 26013-26025.

Charge-transfer materials for electrochemical water desalination, ion separation and the recovery of elements

Srimuk, Pattarachai | Su, Xiao | Yoon, Jeyong | Aurbach, Doron | Presser, Volker

DOI:

Reversible electrochemical processes are a promising technology for energy-efficient water treatment. Electrochemical desalination is based on the compensation of electric charge by ionic species, through which the ions are immobilized and, thereby, removed from a feed-water stream flowing through a desalination cell. For decades, electrochemical desalination has focused on the use of carbon electrodes, but their salt-removal ability is limited by the mechanism of ion electrosorption at low molar concentrations and low charge-storage capacity. Recently, charge-transfer materials, often found in batteries, have demonstrated much larger charge-storage capacities and energy-efficient desalination at both low and high molar strengths. In this Review, we assess electrochemical-desalination mechanisms and materials, including ion electrosorption and charge-transfer processes, namely, ion binding with redox-active polymers, ion insertion, conversion reactions and redox-active electrolytes. Furthermore, we discuss performance metrics and cell architectures, which we decouple from the nature of the electrode material and the underlying mechanism to show the versatility of cell-design concepts. These charge-transfer processes enable a wealth of environmental applications, ranging from potable-water generation and industrial-water remediation to lithium recovery and heavy-metal-ion removal.

DOI:

Nature Reviews Materials ,
2020, 5 517–538.

Polymer ion-exchange membranes for capacitive deionization of aqueous media with low and high salt concentration

Zhang, Yuan | Srimuk, Pattarachai | Aslan, Mesut | Gallei, Markus | Presser, Volker

DOI:

In this work, carbon electrode modified polymer membrane and free-standing polymer membranes are applied for desalination via capacitive deionization with microporous activated carbon. The desalination performance under different concentrations (20 mM and 600 mM) of feed water and different voltage operation mode (zero-volt and voltage-reversal operation). For the ion exchange membrane coating under 20 mM NaCl solution at a cell voltage of 0/+1 V, the desalination capacity reached 22.7 mg/g at the charge efficiency of 142.1%. In the case of the free-standing membrane, under 600 mM NaCl solution at a voltage range of −1/+1 V, the desalination capacity reached 26.0 mg/g with a charge efficiency of 61.5%. These results not only show the possibility of membrane capacitive deionization (MCDI) application in seawater desalination but also reveals different ion transport mechanisms of the coated membrane and free-standing membranes under different molar strength of feed water.

DOI:

Desalination ,
2020, 479 114331.

2019
Gyroidal Niobium Sulfide/Carbon Hybrid Monoliths for Electrochemical Energy Storage

Fleischmann, Simon | Dörr, Tobias S. | Frank, Anna | Hieke, Stefan W. | Doblas-Jimenez, David | Scheu, Christina | Oliveira, Peter William de | Kraus, Tobias | Presser, Volker

DOI:

Abstract Transition metal dichalcogenides are attractive two-dimensional electrode materials for electrochemical energy storage devices due to their high reversible charge storage capacity. Hybridization of these materials with carbon promises enhanced performance by facilitating the access to reactive sites and extended mechanical stabilization. Herein, we introduce a NbS2/C hybrid material exhibiting a gyroidal microstructure synthesized through macromolecular co-assembly of a tailored block copolymer and an organometallic niobium precursor and subsequent sulfidation. Our synthesis allows the preparation of mechanically stable monoliths with NbS2 nanocrystals engulfed in a highly porous carbon shell. Due to the curvature of the gyroidal structure, abundant reactive sites are exposed that lead to an attractive performance in a lithium-containing electrolyte with a capacity of up to 400 mAh/g.

DOI:

Batteries & Supercaps ,
2019, 2 (8), 668-672.

Reduced Faradaic Contributions and Fast Charging of Nanoporous Carbon Electrodes in a Concentrated Sodium Nitrate Aqueous Electrolyte for Supercapacitors

Abbas, Qamar | Gollas, Bernhard | Presser, Volker

DOI:

The Faradaic processes related to electrochemical water reduction at the nanoporous carbon electrode under negative polarization are reduced when the concentration of aqueous sodium nitrate (NaNO3) is increased or the temperature is decreased. This effect enhances the relative contribution of ion electrosorption to the total charge storage process. Hydrogen chemisorption is reduced in aqueous 8.0 m NaNO3 due to the low degree of hydration of the Na+ cation; consequently, less free water is available for redox contributions, driving the system to exhibit electrical double-layer capacitive characteristics. Hydrogen adsorption/desorption is facilitated in 1.0 m NaNO3 due to the high molar ratio. The excess of water shifts the local pH in carbon nanopores to neutral values, giving rise to a high overpotential for dihydrogen evolution in the latter. The dilution effect on local pH shift in 1.0 m NaNO3 can be reduced by decreasing the temperature. A symmetric activated carbon cell assembled with 8.0 m NaNO3 exhibits a high capacitance and coulombic efficiency, a larger contribution of ion electrosorption to the overall charge storage process, and a stable capacitance performance at 1.6 V.

DOI:

Energy Technology ,
2019, 7 (9), 1900430.

OPEN ACCESS
Vanadium (III) Oxide/Carbon Core/Shell Hybrids as an Anode for Lithium-Ion Batteries

Budak, Öznil | Srimuk, Pattarachai | Tolosa, Aura | Fleischmann, Simon | Lee, Juhan | Hieke, Stefan W. | Frank, Anna | Scheu, Christina | Presser, Volker

DOI:

Abstract We present a facile two-step synthesis of vanadium (III) oxide/carbon core/shell hybrid material for application as lithium-ion battery electrode. The first step is a thermal treatment of a mixture of vanadium carbide (VC) and NiCl2 ⋅ 6H2O at 700 °C in an inert gas atmosphere. Elemental nickel obtained from decomposing NiCl2 ⋅ 6H2O served as a catalyst to trigger the local formation of graphitic carbon. In a second step, residual nickel was removed by washing the material in aqueous HCl. By replacing NiCl2 ⋅ 6H2O with anhydrous NiCl2, we obtained a hybrid material of vanadium carbide-derived carbon and a vanadium carbide core. Material characterization revealed a needle-like morphology of the rhombohedral V2O3 along with two carbon species with a different degree of graphitic ordering. We varied the NiCl2 ⋅ 6H2O-to-VC ratio, and the optimized material yielded a capacity of 110 mAh ⋅ g−1 at 2.5 A ⋅ g−1 which increased to 225 mAh ⋅ g−1 at 0.1 A ⋅ g−1 after 500 cycles in the potential range of 0.01-3.00 V vs. Li/Li+. This enhanced performance is in stark contrast to the loss of lithium uptake capacity when using commercially available V2O3 mixed with carbon black, where 93 % of the initial capacity was lost after 50 cycles.

DOI:

Batteries & Supercaps ,
2019, 2 74-82.

Understanding Interlayer Deprotonation of Hydrogen Titanium Oxide for High-Power Electrochemical Energy Storage

Fleischmann, Simon | Pfeifer, Kristina | Widmaier, Mathias | Shim, Hwirim | Budak, Öznil | Presser, Volker

DOI:

Negative electrode materials that possess fast lithium insertion kinetics are in high demand for high power lithium-ion batteries and hybrid supercapacitor applications. In this work, hydrogen titanium oxides are synthesized by a proton exchange reaction with sodium titanium oxide, resulting in the H2Ti3O7 phase. We show that a gradual water release in four steps yields intermediate phases of hydrogen titanate with different degrees of interlayer protonation. In addition, a synthesis route using zinc nitrate is explored yielding H2Ti3O7 with a high rutile content. This material dehydrates already at a lower temperature, resulting in a lamellar rutile titania phase. The hydrogen titanate materials with partially protonated interlayers are tested as negative electrodes in a lithium-ion battery and hybrid supercapacitor setup, showing an improved performance compared to the fully protonated phases. The performance in half-cells reaches around 168 mAh/g, with high retention of 42 mAh/g at 10 A/g. This translates to an energy of 88 Wh/kg for a full-cell with a maximum power of 9.2 kW/kg and high cycling stability over 1000 cycles.

DOI:

ACS Applied Energy Materials ,
2019, 2 (5), 3633-3641.