Design and synthesis of 3D interconnected mesoporous NiCo2O4@CoxNi1−x(OH)2 core–shell nanosheet arrays with large areal capacitance and high rate performance for supercapacitors

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作者
Kaibing Xu,Rujia Zou,Wenyao Li,Qian Liu,Xijian Liu,Li An,Junqing Hu
出处
期刊:Journal of materials chemistry. A, Materials for energy and sustainability [Royal Society of Chemistry]
卷期号:2 (26): 10090-10090 被引量:169
标识
DOI:10.1039/c4ta01489h
摘要

Design and fabrication of high performance pseudocapacitors from 3D hierarchical hybrid electrodes with large areal capacitance and excellent rate capability still remains a challenge. Here, 3D hierarchical hybrid mesoporous NiCo2O4@CoxNi1−x(OH)2 core–shell nanosheet arrays on Ni foam have been rationally designed and facilely synthesized via an electrodeposited routine for pseudocapacitor applications. Electrochemical measurements show that the NiCo2O4@Co0.33Ni0.67(OH)2 electrode material exhibits a large areal capacitance as high as 5.71 F cm−2 at a current density of ∼5.5 mA cm−2, as a result of our high mass loading up to ∼5.5 mg cm−2. Moreover, it exhibits an excellent rate capability (∼83.7% capacitance retention at 273 mA cm−2). Based on these excellent properties, an asymmetric supercapacitor based on 3D hierarchical hybrid mesoporous NiCo2O4@Co0.33Ni0.67(OH)2 nanosheet arrays as the positive electrode and CMK-3 as the negative electrode was successfully fabricated. The as-fabricated device achieved the maximum areal capacitance of 887.5 mF cm−2 (specific capacitance of 87.9 F g−1) at 5 mA cm−2 with a stable operational voltage of 1.6 V and a high energy density of 31.2 W h kg−1 at a power density of 396 W kg−1. Moreover, two asymmetric supercapacitors in series could power 5 mm diameter red round light-emitting diode (LED) indicators efficiently for more than 5 minutes. The present 3D hierarchical hybrid material electrode with remarkable electrochemical properties has significant potential applications in high energy density storage systems.
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