Engineering semicoherent interface with O–Fe–Se coordination for boosting the capacity and rate capability of a battery-type supercapacitor anode

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作者
Jiangnan Song,Ting Liu,Yinna He,Yiwei Wang,Yuxiao Zhang,Alan Meng,Xiangcheng Yuan,Lei Wang,Guicun Li,Jian Zhao,Zhenjiang Li
出处
期刊:Science China. Materials [Springer Nature]
卷期号:66 (5): 1767-1778 被引量:10
标识
DOI:10.1007/s40843-022-2330-6
摘要

The low capacity and rate capability of the battery-type supercapacitor anode prevent its widespread application. In this paper, we construct a semicoherent heterojunction of Fe2O3/FeSe2 as an advanced battery-type supercapacitor anode to overcome the bottleneck. A series of characterization and first-principles calculations confirm that the special heterointerface manipulation automatically generates a stronger inherent electric field, thereby enhancing the electron transport rate and the OH− adsorption capacity. In addition, it facilitates additional redox reactions between the active materials and OH− and makes the reaction system easier to execute. Taking advantage of these benefits, the prepared anode has a high specific capacity of 199.2 mA h g−1 (1 A g−1) and retains 90.2% of its initial capacity after 5000 cycles at 105.8 mA h g−1 (10 A g−1). In addition, an asymmetric supercapacitor device is fabricated with the prepared Fe2O3/FeSe2 as the anode, which provides a maximum energy density of 52.55 W h kg−1 at 0.8 kW kg−1 and a capacity retention of 91.2% even after 15,000 cycles. In our work, a novel strategy for the optimal design of a battery-type supercapacitor anode with a large capacity and superior rate capability is conceived, significantly advancing the widespread application of transition metal compounds in energy storage systems.
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