Defect engineering on sea-urchin-like transition-metal oxides for high-performance supercapacitors

超级电容器 材料科学 电容 电化学 阳极 阴极 电极 纳米技术 储能 化学工程 功率密度 纳米线 化学 功率(物理) 量子力学 物理 工程类 物理化学
作者
Baoyi Yin,Liang Hao,Tao Wei,Chen Wang,Bao Zhu,Xiaogan Li,Qiguo Yang
出处
期刊:Journal of Power Sources [Elsevier BV]
卷期号:533: 231409-231409 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.jpowsour.2022.231409
摘要

Reasonable design of nanostructures and application of Defect Engineering have been proved to be essential for the construction of high-performance electrochemical energy storage devices. Herein, a defect engineering strategy is developed to fabricate a 3D multi-layered sea urchin-like structure assembled by 1D nanowire, which shows a high specific surface area for electrochemical active sites. More significantly, the phosphate-doping treatment introduces N/P elements in P–NiCo2O4, thus generates Co/Ni–P and Co/Ni–N bonds to create more oxygen vacancies. Vacancy defects manipulate the electronic structure of the electrode materials to obtain good physical and electrochemical properties. The prepared sea urchin-like P–NiCo2O4 electrode in this work exhibits exceptionally excellent charge storage capability in aqueous solutions with high specific capacitance (467 C g−1 at 1 A g−1), good rate capability, and ultra-high cycling stability at 20 A g−1 (87.2% capacitance retention over 10,000 cycles). Furthermore, the assembled asymmetric supercapacitor using P–NiCo2O4 cathode and AC anode shows a high energy density of 31.25 Wh kg−1 at a much large power density of 7500 W kg−1, and an outstanding cycling performance at 10 A g−1 (83.4% capacitance retention over 10,000 cycles). The prepared P–NiCo2O4 electrode materials are expected to be used in high-performance supercapacitors.
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