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A Quasi-Solid-State Asymmetric Supercapacitor Device Based on Honeycomb-like Nickel–Copper–Carbonate–Hydroxide as a Positive and Iron Oxide as a Negative Electrode with Superior Electrochemical Performances
ACS Applied Electronic Materials ( IF 4.3 ) Pub Date : 2020-01-15 , DOI: 10.1021/acsaelm.9b00677 Aswini Bera 1 , Anirban Maitra 1 , Amit Kumar Das 1 , Lopamudra Halder 1 , Sarbaranjan Paria 1 , Suman Kumar Si 1 , Anurima De 1 , Suparna Ojha 1 , Bhanu Bhusan Khatua 1
ACS Applied Electronic Materials ( IF 4.3 ) Pub Date : 2020-01-15 , DOI: 10.1021/acsaelm.9b00677 Aswini Bera 1 , Anirban Maitra 1 , Amit Kumar Das 1 , Lopamudra Halder 1 , Sarbaranjan Paria 1 , Suman Kumar Si 1 , Anurima De 1 , Suparna Ojha 1 , Bhanu Bhusan Khatua 1
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Here, we have fabricated a high performance asymmetric supercapacitor (ASC) device consisting of honeycomb-like nickel–copper–carbonate–hydroxide (NC) coated stainless steel (SS) as a positive and iron oxide nanoparticle (Fe2O3 NPs) coated SS as a negative electrode, separated by a poly(vinyl alcohol)–potassium hydroxide (PVA–KOH)-based gel membrane. Both of the component electroactive materials were synthesized via substrate-free polyvinylpyrrolidone (PVP) assisted facile hydrothermal protocols. The as-synthesized NC with numerous interconnected nanoflakes and mesoporous Fe2O3 NPs exhibits superior electrochemical properties. As an outcome, NC and Fe2O3 display specific capacitance (Csp) values of ∼1706.2 and 221.5 F g–1 (at 1 A g–1 current density), respectively, accompanied by an improved retention of their inherent Csp (∼94.4% for NC and ∼95.7% for Fe2O3) after 3000 galvanostatic charge–discharge (GCD) cycles at 1 A g–1. Finally, our assembled ASC device reveals an energy density value of ∼40.03 Wh kg–1 with a power density of ∼325.4 W kg–1 at 1 A g–1. Noticeably, the ASC retains an energy density of ∼27.2 Wh kg–1 (with a power density of ∼3250 W kg–1) even at 10 A g–1. Moreover, the ASC retains ∼88.1% of its original Csp after 10 000 successive GCD cycles. Thus, the ASC device with adequate electrochemical performance is highly promising for portable and flexible electronics.
中文翻译：
基于蜂窝状镍-铜-碳酸氢盐-氢氧化物为正极，氧化铁为负极的准固态非对称超级电容器，具有优异的电化学性能
在这里，我们制造了一种高性能非对称超级电容器（ASC）装置，该装置由蜂窝状镍-铜-碳酸盐-氢氧化物（NC）涂层的不锈钢（SS）作为正极和氧化铁纳米颗粒（Fe 2 O 3 NPs）组成SS作为负极，由基于聚乙烯醇-氢氧化钾（PVA-KOH）的凝胶膜隔开。两种成分的电活性材料都是通过无底物的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）辅助的简便水热方法合成的。具有大量相互连接的纳米薄片和中孔Fe 2 O 3 NP的合成NC表现出优异的电化学性能。结果，NC和Fe 2 O 3分别显示出约1706.2和221.5 F g –1的比电容（C sp）值（在1 A g –1电流密度下），同时其固有C sp的保留率得到了提高（NC约为94.4％，95.7％对于Fe 2 O 3），在1 A g –1下经过3000次恒电流充放电（GCD）循环后。最后，我们的组装ASC装置揭示~40.03瓦千克的能量密度值-1与~325.4W¯¯公斤的功率密度-1 1 A G -1。值得注意的是，ASC保持的能量密度约为27.2 Wh kg –1（功率密度约为3250 W kg –1）甚至在10 A g –1。此外，在连续10000次GCD循环后，ASC保留了其原始C sp的〜88.1％。因此，具有足够的电化学性能的ASC装置对于便携式和柔性电子产品是非常有前途的。
更新日期：2020-01-15
中文翻译：
基于蜂窝状镍-铜-碳酸氢盐-氢氧化物为正极，氧化铁为负极的准固态非对称超级电容器，具有优异的电化学性能
在这里，我们制造了一种高性能非对称超级电容器（ASC）装置，该装置由蜂窝状镍-铜-碳酸盐-氢氧化物（NC）涂层的不锈钢（SS）作为正极和氧化铁纳米颗粒（Fe 2 O 3 NPs）组成SS作为负极，由基于聚乙烯醇-氢氧化钾（PVA-KOH）的凝胶膜隔开。两种成分的电活性材料都是通过无底物的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）辅助的简便水热方法合成的。具有大量相互连接的纳米薄片和中孔Fe 2 O 3 NP的合成NC表现出优异的电化学性能。结果，NC和Fe 2 O 3分别显示出约1706.2和221.5 F g –1的比电容（C sp）值（在1 A g –1电流密度下），同时其固有C sp的保留率得到了提高（NC约为94.4％，95.7％对于Fe 2 O 3），在1 A g –1下经过3000次恒电流充放电（GCD）循环后。最后，我们的组装ASC装置揭示~40.03瓦千克的能量密度值-1与~325.4W¯¯公斤的功率密度-1 1 A G -1。值得注意的是，ASC保持的能量密度约为27.2 Wh kg –1（功率密度约为3250 W kg –1）甚至在10 A g –1。此外，在连续10000次GCD循环后，ASC保留了其原始C sp的〜88.1％。因此，具有足够的电化学性能的ASC装置对于便携式和柔性电子产品是非常有前途的。
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