Novel Iron Oxyhydroxide Lepidocrocite Nanosheet as Ultrahigh Power Density Anode Material for Asymmetric Supercapacitors

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作者
Yu-Kuei Hsu,Yan-Gu Lin,Yu-Kuei Hsu,Shi-Chern Yen,Kuei-Hsien Chen,Li-Chyong Chen
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:10 (18): 3803-3810 被引量:135
标识
DOI:10.1002/smll.201400597
摘要

A simple one-step electroplating route is proposed for the synthesis of novel iron oxyhydroxide lepidocrocite (γ-FeOOH) nanosheet anodes with distinct layered channels, and the microstructural influence on the pseudocapacitive performance of the obtained γ-FeOOH nanosheets is investigated via in situ X-ray absorption spectroscopy (XAS) and electrochemical measurement. The in situ XAS results regarding charge storage mechanisms of electrodeposited γ-FeOOH nanosheets show that a Li+ can reversibly insert/desert into/from the 2D channels between the [FeO6] octahedral subunits depending on the applied potential. This process charge compensates the Fe2+/Fe3+ redox transition upon charging–discharging and thus contributes to an ideal pseudocapacitive behavior of the γ-FeOOH electrode. Electrochemical results indicate that the γ-FeOOH nanosheet shows the outstanding pseudocapacitive performance, which achieves the extraordinary power density of 9000 W kg−1 with good rate performance. Most importantly, the asymmetric supercapacitors with excellent electrochemical performance are further realized by using 2D MnO2 and γ-FeOOH nanosheets as cathode and anode materials, respectively. The obtained device can be cycled reversibly at a maximum cell voltage of 1.85 V in a mild aqueous electrolyte, further delivering a maximum power density of 16 000 W kg−1 at an energy density of 37.4 Wh kg−1.
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