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Asymmetric Supercapacitors Based on Graphene/MnO2 Nanospheres and Graphene/MoO3 Nanosheets with High Energy Density

材料科学 石墨烯 超级电容器 纳米技术 能量密度 化学工程 储能 电化学 纳米片 工程物理 电极 物理化学 工程类 化学
作者
Jian Chang,Meihua Jin,Fei Yao,Tae Hyung Kim,Viet Thong Le,Hongyan Yue,Fethullah Güneş,Bing Li,Arunabha Ghosh,Sishen Xie,Young Hee Lee
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:23 (40): 5074-5083 被引量:628
标识
DOI:10.1002/adfm201301851
摘要

Asymmetric supercapacitors with high energy density are fabricated using a self‐assembled reduced graphene oxide (RGO)/MnO 2 (GrMnO 2 ) composite as a positive electrode and a RGO/MoO 3 (GrMoO 3 ) composite as a negative electrode in safe aqueous Na 2 SO 4 electrolyte. The operation voltage is maximized by choosing two metal oxides with the largest work function difference. Because of the synergistic effects of highly conductive graphene and highly pseudocapacitive metal oxides, the hybrid nanostructure electrodes exhibit better charge transport and cycling stability. The operation voltage is expanded to 2.0 V in spite of the use of aqueous electrolyte, revealing a high energy density of 42.6 Wh kg −1 at a power density of 276 W kg −1 and a maximum specific capacitance of 307 F g −1 , consequently giving rise to an excellent Ragone plot. In addition, the GrMnO 2 //GrMoO 3 supercapacitor exhibits improved capacitance with cycling up to 1000 cycles, which is explained by the development of micropore structures during the repetition of ion transfer. This strategy for the choice of metal oxides provides a promising route for next‐generation supercapacitors with high energy and high power densities.
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