Cobalt-doped tungsten suboxides for supercapacitor applications

材料科学 超级电容器 兴奋剂 电极 无定形固体 纳米技术 化学工程 储能 光电子学 电容 结晶学 化学 冶金 物理化学 功率(物理) 工程类 物理 量子力学
作者
Mohammad R. Thalji,Gomaa A. M. Ali,Jae‐Jin Shim,Kwok Feng Chong
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:473: 145341-145341 被引量:59
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.145341
摘要

A crucial hurdle in developing supercapacitors is the creation of metal oxides with nanoscale structures that possess improved chemically active surfaces, ion/charge transport kinetics, and minimized ion-diffusion pathways. A metal-doping strategy to produce oxygen vacancies and increase electrical conductivity has proven effective for designing high-performance materials for energy storage devices. Herein, cobalt-doped tungsten suboxide (Co-doped W18O49) is grown on carbon cloth (CC) using a solvothermal approach and used as an electrode material for supercapacitor applications for the first time. Through this strategy, structurally distorted W18O49 is obtained by detecting a more apparent amorphous area caused by forming more oxygen vacancies with the bending of the lattice fringes. Benefiting from the synergy of more oxygen vacancies, increased lattice spacing, a high specific surface area, and accelerated ion diffusion, the Co-doped W18O49/CC electrode achieves a specific capacity of 475 C g−1 (792 F g−1) at a current density of 1.0 A g−1, which is superior to that of the undoped W18O49/CC (259 C g−1, 432 F g−1) and among the highest reported to date. Interestingly, the asymmetric supercapacitor device assembled using Co-doped W18O49/CC//AC/CC can provide a high energy density of 35.0 Wh kg−1. This strategy proves that the distortion of the W18O49 structure by Co doping improves the ion storage performance and self-discharge behavior. Also, it can enhance the energy storage performance of other electrode materials.
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