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Different controlled nanostructures of Mn-doped ZnS for high-performance supercapacitor applications

超级电容器 材料科学 电容 电极 兴奋剂 纳米结构 功率密度 法拉第效率 纳米技术 二极管 比能量 光电子学 化学工程 电化学 化学 功率(物理) 量子力学 物理 工程类 物理化学
作者
Iftikhar Hussain,Debananda Mohapatra,Ganesh Dhakal,Charmaine Lamiel,Saad G. Mohamed,Mostafa Saad Sayed,Jae‐Jin Shim
出处
期刊:Journal of energy storage [Elsevier BV]
卷期号:32: 101767-101767 被引量:113
标识
DOI:10.1016/j.est.2020.101767
摘要

Various Mn-doped ZnS controlled nanostructures were synthesized directly on the nickel foam to develop a binder-free, high-performance positive electrode for supercapacitors, where specific energy, specific power, and cycling stability are the crucial parameters. We achieved Mn-doped ZnS based different nanostructures, such as nanosheets, nanoflakes, and nanoneedles just by monitoring the reaction temperature. Among those three morphologies, the nanosheets showed the highest specific capacitance of 1905 F g−1 at a current density of 1 A g−1 and 93.1% capacity retention after 10,000 cycles in a three-electrode system. An asymmetric supercapacitor (ASC) device was assembled using Mn-doped ZnS nanosheets and activated carbon as a positive and negative electrode, respectively. The ASC device showed a high capacitance of 140 F g−1 (210 C g−1), delivered a high specific energy of 43.3 Wh kg−1, and a high specific power of 6.8 kW kg−1. The ASC device retained 93.3% with excellent coulombic efficiency of 95.7% after 8,000 cycles. Importantly, two serially connected ASC devices illuminated 52 red light-emitting diodes. This highlights the potential of the Mn-doped ZnS based ASC device for the next generation supercapacitors.
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