Hierarchical Heterostructured Cuco2o4@Ni3co1-Layered Double Hydroxide Electrode Electrode with Cobalt-Ion Internal Stress for High Performance Hybrid Supercapacitors

超级电容器 电极 材料科学 氢氧化物 压力(语言学) 化学工程 化学 电化学 无机化学 冶金 工程类 语言学 哲学 物理化学
作者
Wenqiang Sun,Bin Gao,Yingjie Li,Xiaofeng Wang,Xue‐Zhi Song,Tan Zhenquan
标识
DOI:10.2139/ssrn.4844183
摘要

Developing high performance supercapacitors is still a major challenge due to limitations in energy density and rate performance. A promising strategy is to employ rational tuning of the electrode structure through interface engineering. In this study, a cobalt-ion internal stress-modulated nickel iron layered double hydroxide (NiCo-LDH) ultrathin materials with larger layer spacing is successfully prepared. NiCo-LDH is directly deposited on CuCo2O4 (CCO) which in-situ grown on copper foam (CF) to form a unique three-dimensional hierarchical structure. This approach effectively increases the number of active sites and resolves the stacking and dead volume issues of NiCo-LDH. As a result, the reaction kinetics of the material are significantly improved, and the electron transport is accelerated. The CCO@NiCo-LDH/CF electrode exhibits exceptional electrochemical properties, including an ultra-high specific capacitance of 18.046 F cm-2 at 5 mA cm-2, high rate performance with 82.9% capacitance retention at 40 mA cm-2, and excellent stability at high current densities. By constructing a CCO@NiCo-LDH//AC hybrid supercapacitor using CCO@NiCo-LDH as positive electrode and activated carbon (AC) as negative electrode, an ideal power density of 51.11 W h kg-1 at 110.58 W kg-1 is achieved, suggesting that this hierarchical heterostructured electrodes have great potential for application in electrochemical energy storage.
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