Phase-Dependent Energy Storage Performance of the NixSey Polymorphs for Supercapacitor-Battery Hybrid Devices

材料科学 硒化物 正交晶系 储能 超级电容器 电极 化学工程 纳米技术 纳米结构 磷化物 电化学 结晶学 晶体结构 冶金 物理化学 热力学 功率(物理) 化学 工程类 物理
作者
Mahrokh Nazari,Abolhassan Noori,Mohammad S. Rahmanifar,Maher F. El‐Kady,Nasim Hassani,M. Neek-Amal,Richard B. Kaner,Mir F. Mousavi
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (45): 50900-50912 被引量:14
标识
DOI:10.1021/acsami.2c14412
摘要

Transition-metal chalcogenides have emerged as a promising class of materials for energy storage applications due to their earth abundance, high theoretical capacity, and high electrical conductivity. Herein, we introduce a facile and one-pot electrodeposition method to prepare high-performance nickel selenide NixSey (0.5 ≤ x/y ≤ 1.5) nanostructures (specific capacity = 180.3 mA h g-1 at 1 A g-1). The as-synthesized nickel selenide (NS) nanostructure is however converted to other polymorphs of nickel selenide including orthorhombic NiSe2, trigonal Ni3Se2, hexagonal NiSe, and orthorhombic Ni6Se5 over cycling. Interestingly, NiSe2 and Ni3Se2 polymorphs that display a more metallic character and superior energy storage performance are the predominant phases after a few hundred cycles. We fabricated a hybrid device using activated carbon (AC) as a supercapacitor-type negative electrode and NS as a high-rate battery-type positive electrode (AC||NS). This hybrid device provides a high specific energy of 71 W h kg-1, an excellent specific power of up to 31 400 W kg-1, and exceptional cycling stability (80% retention of the initial capacity after 20 000 cycles). The higher energy storage performance of the device is a result of the development of high-performance NiSe2 and Ni3Se2 polymorphs. Moreover, the reduction of the critical dimension of the NS particles to the nanoscale partially induces an extrinsic pseudocapacitive behavior that improves the rate capability and durability of the device. We also explored the origin of the superior energy storage performance of the NS polymorphs using density functional theory calculations in terms of the computed density of states around the Fermi level, electrical conductivity, and quantum capacitance that follows the trend NiSe2 > Ni3Se2 > NiSe > Ni6Se5. The present study thus provides an appealing approach for tailoring the phase composition of NS as an alternative to the commonly used templated synthesis methods.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
打打应助爱听歌的青筠采纳,获得10
刚刚
1秒前
学术小迷完成签到,获得积分20
1秒前
韩韩完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
MR_Z发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
monica01010发布了新的文献求助10
4秒前
团团发布了新的文献求助10
4秒前
挤蘑菇发布了新的文献求助10
4秒前
完美亦云完成签到,获得积分10
4秒前
jane完成签到,获得积分10
4秒前
WANG发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
6秒前
7秒前
喜悦恶天发布了新的文献求助10
7秒前
林森发布了新的文献求助10
8秒前
丘比特应助小猪琪琪采纳,获得10
8秒前
8秒前
9秒前
10秒前
LauraT完成签到 ,获得积分10
10秒前
11秒前
彳亍1117应助啤酒白菜采纳,获得10
11秒前
Wonder完成签到,获得积分20
11秒前
coco发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
lavendaer完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
13秒前
深情安青应助scl采纳,获得10
13秒前
尹宁完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
hexuyanAA发布了新的文献求助10
14秒前
TTTT发布了新的文献求助10
14秒前
彭于晏应助大天使之剑采纳,获得10
14秒前
perfect完成签到 ,获得积分10
14秒前
15秒前
高分求助中
Lire en communiste 1000
Ore genesis in the Zambian Copperbelt with particular reference to the northern sector of the Chambishi basin 800
Becoming: An Introduction to Jung's Concept of Individuation 600
中国氢能技术发展路线图研究 500
Communist propaganda: a fact book, 1957-1958 500
Briefe aus Shanghai 1946‒1952 (Dokumente eines Kulturschocks) 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3168812
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2820111
关于积分的说明 7929423
捐赠科研通 2480192
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1321277
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 633136
版权声明 602497