Stabilized Octahedral Frameworks in Layered Double Hydroxides by Solid‐Solution Mixing of Transition Metals

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作者
Ji Hoon Lee,Hyeon Jeong Lee,Soo Yeon Lim,Keun Hwa Chae,Sung Hyeon Park,Kyung Yoon Chung,Erhan Deniz,Jang Wook Choi
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:27 (7) 被引量:71
标识
DOI:10.1002/adfm.201605225
摘要

Pseudocapacitors have received considerable attention, as they possess advantages of both rechargeable batteries and electric double layer capacitors. Among various active materials for pseudocapacitors, α‐layered double hydroxides (α‐TM(OH) 2 , TM = transition metal) are promising due to their high specific capacities. Yet, irreversible α‐to‐β phase transitions of α‐TM(OH) 2 hinder their long‐term cyclability, particularly when the TM is nickel. Here, it is reported that binary TM ion mixing can overcome the limited cycle lives of α‐TM(OH) 2 by stabilizing the octahedral frameworks of α‐TM(OH) 2 . In particular, an α‐TM(OH) 2 with equal amounts of nickel and cobalt exhibits long‐term capacity retention (89.0% after 2000 cycles) and specific capacity (206 mA h g −1 ), which are better than those of individual TM counterparts. A series of analyses reveals that the improved performances originate from the synergistic effects between the TM ions; the preferred trivalent state of cobalt ions stabilizes the octahedral framework by accommodating the detrimental Jahn–Teller distortion of Ni 3+ . The stabilized framework also widens the redox swing range of the nickel up to 4+, thus, increasing the specific capacity of the corresponding α‐TM(OH) 2 . This study indicates that proper mixing of TMs is a prolific approach in enhancing the vital properties of α‐TM(OH) 2 , a promising family of pseudocapacitor materials.
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