Phosphorus‐Mediated MoS2 Nanowires as a High‐Performance Electrode Material for Quasi‐Solid‐State Sodium‐Ion Intercalation Supercapacitors

材料科学 纳米线 超级电容器 插层(化学) 电极 离子 纳米技术 固态 电化学 无机化学 物理化学 光电子学 化学 冶金 有机化学
作者
Shude Liu,Ying Yin,Musheng Wu,Kwan San Hui,Kwun Nam Hui,Chuying Ouyang,Seong Chan Jun
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:15 (4) 被引量:107
标识
DOI:10.1002/smll.201803984
摘要

Molybdenum disulfide (MoS2 ) is a promising electrode material for electrochemical energy storage owing to its high theoretical specific capacity and fascinating 2D layered structure. However, its sluggish kinetics for ionic diffusion and charge transfer limits its practical applications. Here, a promising strategy is reported for enhancing the Na+ -ion charge storage kinetics of MoS2 for supercapacitors. In this strategy, electrical conductivity is enhanced and the diffusion barrier of Na+ ion is lowered by a facile phosphorus-doping treatment. Density functional theory results reveal that the lowest energy barrier of dilute Na-vacancy diffusion on P-doped MoS2 (0.11 eV) is considerably lower than that on pure MoS2 (0.19 eV), thereby signifying a prominent rate performance at high Na intercalation stages upon P-doping. Moreover, the Na-vacancy diffusion coefficient of the P-doped MoS2 at room temperatures can be enhanced substantially by approximately two orders of magnitude (10-6 -10-4 cm2 s-1 ) compared with pure MoS2 . Finally, the quasi-solid-state asymmetrical supercapacitor assembled with P-doped MoS2 and MnO2 , as the positive and negative electrode materials, respectively, exhibits an ultrahigh energy density of 67.4 W h kg-1 at 850 W kg-1 and excellent cycling stability with 93.4% capacitance retention after 5000 cycles at 8 A g-1 .

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