基于NiFeCo的氧化物二维层的蚀刻诱导的离子交换工程,用于高能电荷存储

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 储能 储能 储能 储能 储能 储能

背景情况:

• 传统的过渡金属氧化物合成用于储能通常是缓慢的,昂贵的,并产生无法控制的微观结构.
• 开发高效的方法来制造具有量身定制结构的高性能电极材料对于先进的储能设备至关重要.

研究的目的:

• 为基于NiFeCo的三元氧化物 (NiFeCo-THs) 与受控的微观结构在现场合成提供快速和成本效益的电化学方法.
• 通过直接在泡 (NF) 上生长NiFeCo-THs来制造单体电极.
• 评估制造的电极的电化学性能及其在混合超级电容器中的应用.

主要方法:

• 在先处理的泡上,NiFeCo-THs的电化学in situ生长具有层层的纳米板结构.
• 设计离子交换过程以控制离子比率并优化微观结构.
• 一个单一的NiFeCo/NF电极的制造.
• 使用NiFeCo/NF电极和活性炭构建和测试混合超级电容器.

主要成果:

• 单一的Ni₁(Fe/Co = 1/1)_0.5/NF电极表现出最佳的电化学行为,其特定电容量为2.32 C cm^{-2 在2 mA cm-2 .}
• 混合超级电容器在808.8μW cm-2的功率密度下实现了81.1μW h cm-2的能量密度.
• 混合超级电容器在5000次循环后保持了84.0%的初始电容,电极保留了其纳米板结构.

结论:

• 提出的电化学合成方法对于生产具有定制微结构的NiFeCo-THs来说是高效和具有成本效益的.
• 单体NiFeCo/NF电极在储能应用中表现出卓越的电化学性能和稳定性.
• 开发的混合超级电容器显示了实际储能设备的有希望的潜力.