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Achieving Ultrahigh Energy‐Density Aqueous Supercapacitors via a Novel Acidic Radical Adsorption Capacity‐Activation Mechanism in Ni(SeO3)/Metal Sulfide Heterostructure

超级电容器 材料科学 电化学 异质结 电容 吸附 化学工程 电极 层状双氢氧化物 密度泛函理论 电流密度 纳米技术 无机化学 光电子学 化学 物理化学 计算化学 工程类 物理 量子力学
作者
Jinyue Song,Hongguang Fan,Lichong Bai,Yanpeng Wang,Yongcheng Jin,Shuang Liu,Xiaohui Xie,Wansu Zheng,Wei Liu
出处
期刊:Small methods [Wiley]
卷期号:7 (3) 被引量:13
标识
DOI:10.1002/smtd.202201353
摘要

Transitional metal chalcogenide (TMC) is considered as one promising high-capacity electrode material for asymmetric supercapacitors. More evidence indicates that TMCs have the same charge storage mechanism as hydroxides, but the reason why TMC electrode materials always provide higher capacity is rare to insight. In this work, a Nix Coy Mnz S/Ni(SeO3 ) (NCMS/NSeO) heterostructure is prepared on Ni-plated carbon cloth, validating that both NCMS and NSeO can be transformed into hydroxides in electrochemical process as accompanying with the formation of SeO32- and SOx2- in confined spaces of NCMS/NSeO/Ni sandwich structure. Based on density functional theory calculation and experimental results, a novel space-confined acidic radical adsorption capacity-activation mechanism is proposed for the first time, which can nicely explain the capacity enhancement of NCMS/NSeO electrode materials. Thanks to the unique capacity enhancement mechanism and stable NCMS/NSeO/Ni sandwich structure, the optimized electrodes exhibit a high capacity of 536 mAh g-1 at 1 A g-1 and the impressive rate capability of 140.5 mAh g-1 at the amazing current density of 200 A g-1 . The assembled asymmetric supercapacitor achieves an ultrahigh energy density of 141 Wh Kg-1 and an impressive high-rate capability and cyclability combination with 124% capacitance retention after 10 000 cycles at a large current density of 50 A g-1 .
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