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Reasonably Optimized Structure of Iron-Doped Cobalt Hydroxylfluoride for High-Performance Supercapacitors

超级电容器 兴奋剂 电导率 离子 功率密度 材料科学 化学工程 碳纤维 纳米技术 化学 冶金 光电子学 功率(物理) 电容 复合材料 复合数 物理化学 工程类 热力学 电极 物理 有机化学
作者
Zeyu Hao,Chao Jiang,Zijin Xu,Zhengyan Du,Jian Xu,Wei Shi,Zeshuo Meng,Shansheng Yu,Hongwei Tian
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:644: 64-72 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2023.04.061
摘要

Cobalt hydroxylfluoride (CoOHF) is an emerging supercapacitor material. However, it remains highly challenging to effectively enhance the performance of CoOHF, which is limited by its poor electron and ion transport ability. In this study, the intrinsic structure of CoOHF was optimized through Fe doping (CoOHF-xFe, where x represents the Fe/Co feeding ratio). As indicated by the experimental and theoretical calculation results, the incorporation of Fe effectively enhances the intrinsic conductivity of CoOHF and optimizes its surface ion adsorption capacity. Moreover, since the radius of Fe is slightly larger than that of Co, the space between the crystal planes of CoOHF increases to a certain extent, and the ability to store ions is consequently enhanced. The optimized CoOHF-0.06Fe sample exhibits the maximum specific capacitance (385.8 F g-1). The asymmetric supercapacitor with activated carbon achieves a high energy density of 37.2 Wh kg-1 at a power density of 1600 W kg-1, and a full hydrolysis pool is successfully driven by the device, indicating great application potential. This study lays a solid basis for the application of hydroxylfluoride to a novel generation of supercapacitors.
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