Solid-solution Ru Cu1-O2 nanocrystals: A promising negative electrode for high-energy-density aqueous hybrid supercapacitors

超级电容器 水溶液 电极 纳米晶 材料科学 能量密度 化学工程 纳米技术 电容 化学 工程物理 物理化学 物理 工程类
作者
Xuting Li,Xiaotang Meng,Qian Zhang,Jinfeng Sun,Linrui Hou,Changzhou Yuan
出处
期刊:Journal of Materials Science & Technology [Elsevier]
卷期号:210: 10-19 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.jmst.2024.05.033
摘要

The low specific capacitances (SCs) of traditional carbonaceous negative electrodes significantly limit the enhancement in energy density of aqueous hybrid supercapacitors (AHCs). It is still hugely challengeable to explore a candidate with large SCs, which can stably operate in the negative potential region meanwhile. For this propose, we design and fabricate solid-solution RuxCu1-xO2 nanocrystals (NCs), which exhibit competitive SCs and electrochemical stability within the potential range from -0.9 V to 0.0 V in the aqueous KOH electrolyte. The incorporation of Cu enhances the electrochemical utilization of RuO2, reaction kinetics, electronic conductivity, and hydrogen evolution overpotentials, which are all highly dependent upon the added contents of Cu species. The optimized Ru0.8Cu0.2O2 (RuCu82) electrode of a high mass loading of 5 mg cm–2 reveals the best electrochemical capacitances in terms of reversible SCs and capacitance degradation at room temperature and -20°C. Furthermore, the reversible K+-(de)intercalation induced pseudocapacitance is proposed for electrochemical charge storage process of RuCu82. In particular, remarkable specific energy of 59.1 Wh kg–1 at 400 W kg−1 and excellent cycling stability are achieved in the assembled NiCoO2//RuCu82 AHCs. Our contribution here presents a new promising negative electrode platform with high SCs and electrochemical stability for next-generation AHCs.
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