Study of pseudocapacitive contribution to superior energy storage of 3D heterostructure CoWO4/Co3O4 nanocone arrays
Study of pseudocapacitive contribution to superior energy storage of 3D heterostructure CoWO4/Co3O4 nanocone arrays
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3D异质结构CoWO4/Co3O4纳米锥阵列的赝电容贡献研究
DOI：
10.1016/j.jpowsour.2019.02.041
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发表时间：
2019-04
影响因子：
9.2
通讯作者：
Jiang Xinbiao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang Mingchang;Fan Huiqing;Ren Xiaohu;Zhao Nan;Peng Haijun;Wang Chao;Wu Xiaobo;Dong Guangzhi;Long Changbai;Wang Weijia;Gao Yong;Ma Longtao;Wu Peng;Li Hua;Jiang Xinbiao
纳米过渡金属氧化物和聚氧乙烯酸盐因其扩散通道距离短、氧化还原反应可逆等优点而受到人们的广泛关注。然而，纳米材料不可避免的团聚、收缩和体积膨胀/收缩严重影响其电化学性能。本文采用微波水热法合成了CoWO 4/Co 3 O 4纳米锥三维异质结构阵列。所制备的CoWO 4/Co 3 O 4 NCAs克服了上述缺点，具有良好的电化学性能。系统地研究了复合材料的电化学行为，观察到了循环伏安曲线上的四对氧化还原峰，并对其进行了详细的讨论。氧化还原反应动力学分析证实了电荷存储的氧化还原赝电容机制（表面电容主导过程）和嵌入赝电容机制（扩散控制过程），提出了三维异质结构CoWO 4/Co 3 O 4 NCAs的法拉第嵌入过程（0.8 mV s-1时扩散贡献为22%）。组装的固态混合超级电容器甚至在23.1mg活性材料的超高总负载质量下也进一步表现出高能量密度（45.6Wh kg-1）和功率密度（在32.8Wh kg-1下为7500 W kg-1）。本工作为超级电容器的研究提供了一些有意义的基础和依据。
Nanoscale transition metal oxides and polyoxometalates attract great attention due to their short diffusion channel distance and reversible redox reaction. However, the inevitable agglomeration, shrinkage and volumetric expansion/shrinkage of nanomaterials seriously affect their electrochemical properties. Here, the 3D heterostructure CoWO4/Co3O4nanocone arrays are synthesized via a facile and efficient microwave hydrothermal method. The obtained CoWO4/Co3O4NCAs overcome these shortcomings and achieve high electrochemical performance. The electrochemical behaviors of as-prepared composites are investigated systematically, during which four pairs of redox peaks in cyclic voltammetry curve are observed and discussed in detail. The kinetic analysis of redox reaction is employed to confirm the redox pseudocapacitance mechanism (surface capacitance-dominated process) and intercalation pseudocapacitance mechanism (diffusion-controlled process) of charge storage, suggesting faradaic intercalation process of 3D heterostructure CoWO4/Co3O4NCAs (22% diffusion contribution at 0.8 mV s−1). The assembled solid-state hybrid supercapacitors further exhibit high energy density (45.6 Wh kg−1) and power density (7500 W kg−1at 32.8 Wh kg−1) even at a super-high total loading mass of 23.1 mg of active materials. This work provides some meaningful and significant basis and foundation for the study of supercapacitors.
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作者：
Ting Yu;Yanwu Zhu;X. J. Xu;Zexiang Shen;Ping-Ou Chen;Chwee Teck Lim;J. Thong;C. Sow
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Ting Yu;Yanwu Zhu;X. J. Xu;Zexiang Shen;Ping-Ou Chen;Chwee Teck Lim;J. Thong;C. Sow
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