Boosting Zn-ion storage capability of self-standing Zn-doped Co3O4 nanowire array as advanced cathodes for high-performance wearable aqueous rechargeable Co//Zn batteries

材料科学 阴极 电池(电) 水溶液 纳米线 储能 化学工程 电导率 纳米技术 电极 电化学 电气工程 化学 物理 工程类 物理化学 功率(物理) 量子力学
作者
Qiulong Li,Qichong Zhang,Zhengyu Zhou,Wenbin Gong,Chenglong Liu,Yongbao Feng,Hong Guo,Yagang Yao
出处
期刊:Nano Research [Springer Nature]
卷期号:14 (1): 91-99 被引量:60
标识
DOI:10.1007/s12274-020-3046-8
摘要

Neutral aqueous rechargeable Co3O4//Zn batteries with high-output voltage and outstanding cycling stability have yielded new insights into wearable energy-storage devices. To meet the increasing demand for a means of powering wearable and portable devices, the development of a high-performance fiber-shaped Co//Zn battery would be highly desirable. However, the intrinsically poor conductivity of Co3O4 significantly restricts the application of these high-capacity and high-rate aqueous rechargeable battery. Encouragingly, density functional theory (DFT) calculations demonstrate that the substitution of Zn for Co3+ leads to an insulator-metal transition in the Zn-doped Co3O4 (Zn-Co3O4). In this study, we used metallic Zn-Co3O4 nanowire arrays (NWAs) as a novel binder-free cathode to successfully fabricate an all-solid-state fiber-shaped aqueous rechargeable (AFAR) Co//Zn battery. The resulting fiber-shaped Co//Zn battery takes advantage of the enhanced conductivity, increased capacity, and improved rate capability of Zn-Co3O4 NWAs to yield a remarkable capacity of 1.25 mAh·cm−2 at a current density of 0.5 mA·cm−2, extraordinary rate capability (60.8% capacity retention at a high current density of 20 mA·cm−2) and an admirable energy density of 772.6 mWh·cm−3. Thus, the successful construction of Zn-Co3O4 NWAs provides valuable insights into the design of high-capacity and high-rate cathode materials for aqueous rechargeable high-voltage batteries.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
JamesPei应助xyg采纳,获得10
刚刚
Garnieta完成签到,获得积分10
1秒前
迫切发布了新的文献求助10
1秒前
福猪猪完成签到,获得积分10
1秒前
FashionBoy应助不喜采纳,获得10
2秒前
3秒前
3秒前
十二月花开完成签到 ,获得积分10
4秒前
天天快乐应助茗牌棉花采纳,获得10
4秒前
4秒前
NEAC完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
Terryhlhl完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
wrwywzx发布了新的文献求助10
7秒前
沉静从阳完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
Qiao发布了新的文献求助10
7秒前
junzilan完成签到,获得积分10
8秒前
xue完成签到,获得积分10
9秒前
金秋完成签到,获得积分10
9秒前
ding应助77MM采纳,获得30
10秒前
得意黑发布了新的文献求助10
10秒前
zzz完成签到,获得积分10
11秒前
14秒前
科研通AI6应助画画采纳,获得30
15秒前
茗牌棉花完成签到,获得积分10
15秒前
17秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
17秒前
李艾尔关注了科研通微信公众号
18秒前
TOGETHERXYZ关注了科研通微信公众号
18秒前
18秒前
完美世界应助周周采纳,获得10
18秒前
zzz发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
大个应助董晨颖采纳,获得10
19秒前
无花果应助得意黑采纳,获得10
20秒前
20秒前
JamesPei应助shy盼望sky采纳,获得10
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Reproduction Third Edition 3000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
化妆品原料学 1000
Psychology of Self-Regulation 800
1st Edition Sports Rehabilitation and Training Multidisciplinary Perspectives By Richard Moss, Adam Gledhill 600
Red Book: 2024–2027 Report of the Committee on Infectious Diseases 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5641853
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4757522
关于积分的说明 15015246
捐赠科研通 4800349
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2565983
邀请新用户注册赠送积分活动 1524113
关于科研通互助平台的介绍 1483788