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Multicomponent Hybridization Transition Metal Oxide Electrode Enriched with Oxygen Vacancy for Ultralong‐Life Supercapacitor

材料科学 超级电容器 氧化物 纳米片 电极 化学工程 电化学 过渡金属 纳米技术 冶金 化学 催化作用 物理化学 生物化学 工程类
作者
Zhihui Zhang,Shishuai Sun,Zhi-Hui Xu,Shougen Yin
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (41) 被引量:53
标识
DOI:10.1002/smll.202302479
摘要

Transition metal oxide electrode materials for supercapacitors suffer from poor electrical conductivity and stability, which are the research focus of the energy storage field. Herein, multicomponent hybridization Ni-Cu oxide (NCO-Ar/H2 -10) electrode enriched with oxygen vacancy and high electrical conductivity including the Cu0.2 Ni0.8 O, Cu2 O and CuO is prepared by introducing Cu element into Ni metal oxide with hydrothermal, annealing, and plasma treatment. The NCO-Ar/H2 -10 electrode exhibits high specific capacity (1524 F g-1 at 3 A g-1 ), good rate performance (72%) and outstanding cyclic stability (109% after 40,000 cycles). The NCO-Ar/H2 -10//AC asymmetric supercapacitor (ASC) achieves high energy density of 48.6 Wh kg-1 at 799.6 W kg-1 while exhibiting good cycle life (117.5% after 10,000 cycles). The excellent electrochemical performance mainly comes from the round-trip valence change of Cu+ /Cu2+ in the multicomponent hybridization enhance the surface capacitance during the redox process, and the change of electronic microstructure triggered by a large number of oxygen vacancies reduce the adsorption energy of OH- ions of thin nanosheet with crack of surface edge, ensuring electron and ion-transport processes and remitting the structural collapse of material. This work provides a new strategy for improving the cycling stability of transition metal oxide electrode materials.
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