Elastic sandwich-type GaN/MnO2/MnON composites for flexible supercapacitors with high energy density
Elastic sandwich-type GaN/MnO2/MnON composites for flexible supercapacitors with high energy density
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用于高能量密度柔性超级电容器的弹性三明治型GaN/MnO2/MnON复合材料
DOI：
10.1039/c8ta04182b
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发表时间：
2018-07
影响因子：
11.9
通讯作者：
Hao Xiaopeng
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang Shouzhi;Shao Yongliang;Liu Weikang;Wu Yongzhong;Hao Xiaopeng
金属氧化物作为超级电容器（SC）电极材料具有高电容和能量密度，然而，其低导电性和储能过程中体积收缩和膨胀导致的结构弱点严重阻碍了其倍率性能和循环性能。在此，我们首次设计并制造了具有双稳定缓冲层的金属氮化物/金属氧化物/金属氮氧化物弹性夹层结构纳米杂化物。这种独特的分层结构不仅提供了碳纤维（CF）/GaN和MnO2/Mn氮氧化物（MnON）之间的高导电网络和紧密接触，以实现有效的电荷传输，而且还提供了充电/放电过程中体积变化的协同物理限制和化学限制。因此，这些直接用作电极的导电GaN/MnO2/MnON致密薄膜在0.1 mA cm-2下具有1915.5 mF cm-2 (532.1 mA h cm-2)的高面积电容。基于GaN/MnO2/MnON混合电极的柔性对称超级电容器器件具有出色的能量输出效率（能量密度达到0.76 mW h cm−3）、高容量保持率（10 000次循环后仍保留95.5%的容量）和卓越的灵活性，在可穿戴电子和可持续能源应用中展现出诱人的前景。这种设计策略提供了一种将大体积变化金属氧化物材料应用于能量存储和转换器件的有效方法。
Metal oxides as supercapacitor (SC) electrode materials possess high capacitance and energy density, however, the low electrical conductivity and structural weakness resulting from volume shrinkage and expansion during the energy storage process seriously hinder their rate capabilities and cycling performances. Herein, we design and fabricate a metal nitride/metal oxide/metal oxynitride elastic sandwich structure nanohybrid with double stabilizing buffer layers for the first time. This unique hierarchical structure not only provides a highly conductive network and intimate contacts between carbon fiber (CF)/GaN and MnO2/Mn oxynitride (MnON) for effective charge transportation, but also offers synergistic physical restriction and chemical confinement of volume change during charge/discharge processes. Therefore, these conductive GaN/MnO2/MnON compact films used directly as an electrode possess a high areal capacitance of 1915.5 mF cm−2 (532.1 mA h cm−2) at 0.1 mA cm−2. A flexible symmetric supercapacitor device based on the GaN/MnO2/MnON hybrid electrode exhibits outstanding energy output efficiency (achieved energy density of 0.76 mW h cm−3), high capacity retention rate (95.5% capacity was retained after 10 000 cycles) and remarkable flexibility, showing its attractive prospect in wearable electronics and sustainable energy application. This design strategy provides an efficient way to apply large volume change metal oxide materials to energy storage and conversion devices.
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影响因子：
9.5
作者：
Litao Yan;Gen Chen;Shuai Tan;Meng Zhou;Guifu Zou;S. Deng;S. Smirnov;Hongmei Luo
通讯作者：
Litao Yan;Gen Chen;Shuai Tan;Meng Zhou;Guifu Zou;S. Deng;S. Smirnov;Hongmei Luo
影响因子：
17.6
作者：
Huaping Zhao;Minghong Zhou;Liaoyong Wen;Y. Lei
通讯作者：
Huaping Zhao;Minghong Zhou;Liaoyong Wen;Y. Lei
DOI：
10.1017/cbo9781139207249.009
发表时间：
2012
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
W. Marsden
通讯作者：
W. Marsden
影响因子：
56.7
作者：
Lukatskaya, Maria R.;Kota, Sankalp;Gogotsi, Yury
通讯作者：
Gogotsi, Yury
影响因子：
10.8
作者：
Kuykendall, T;Pauzauskie, P;Yang, PD
通讯作者：
Yang, PD