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Facile Synthesis of Nanostructured Binary Ni–Cu Phosphides as Advanced Battery Materials for Asymmetric Electrochemical Supercapacitors
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2020-09-04 , DOI: 10.1021/acsaem.0c01630 Heba M. El Sharkawy 1, 2 , Doha M. Sayed 1 , Abdelghaffar S. Dhmees 2 , Rabab M. Aboushahba 3 , Nageh K. Allam 1
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2020-09-04 , DOI: 10.1021/acsaem.0c01630 Heba M. El Sharkawy 1, 2 , Doha M. Sayed 1 , Abdelghaffar S. Dhmees 2 , Rabab M. Aboushahba 3 , Nageh K. Allam 1
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Transition-metal phosphides (TMPs) enjoy metalloid characteristics with good electrical conductivity, making them potential candidates for electrochemical supercapacitors. However, TMPs are difficult to synthesize by conventional methods, limiting their practical use in a plethora of applications. Herein, we demonstrate the successful fabrication of Ni–Cu binary phosphides (NCP) via a one-step, facile solvothermal method. More importantly, the correlation between the degree of phosphidation and the electrochemical behavior of the material is explored and discussed. The NCP electrode exhibited a battery-like behavior with an ultrahigh specific capacitance (Cs) of 1573 F g–1 at 1 A g–1. Upon use as a positive electrode, it showed superior performance in a hybrid supercapacitor device with bioderived activated carbon (BAC) as the negative electrode (NCP//BAC), providing a high energy density of 40.5 W h kg–1 at 875 W kg–1 with exceptional capacity retention after 10,000 cycles. These values are 4 times higher than that of commercial supercapacitors (10–12 W h kg–1), suggesting the unique supercapacitance performance of the NCP//BAC device compared to the phosphide-based devices reported so far.
中文翻译：
纳米结构二元镍铜磷化物的简便合成，作为不对称电化学超级电容器的先进电池材料
过渡金属磷化物（TMP）具有准金属特性和良好的导电性，使其成为电化学超级电容器的潜在候选者。但是，TMPs难以通过常规方法合成，从而限制了其在众多应用中的实际使用。在本文中，我们证明了通过一步式轻松溶剂热法成功制备了Ni-Cu二元磷化物（NCP）。更重要的是，探讨了磷酸化程度与材料的电化学行为之间的关系。NCP电极表现出类似于电池的行为，在1 A g –1时具有1573 F g –1的超高比电容（C s）。当用作正极时，它在以生物来源的活性炭（BAC）为负极（NCP // BAC）的混合超级电容器装置中表现出卓越的性能，在875 W kg时提供40.5 W h kg –1的高能量密度–1，10,000次循环后具有出色的容量保持能力。这些值是商业超级电容器（10–12 W h kg –1）的4倍，表明NCP // BAC器件与迄今为止报道的基于磷化物的器件相比具有独特的超级电容性能。
更新日期：2020-09-28
中文翻译：
纳米结构二元镍铜磷化物的简便合成，作为不对称电化学超级电容器的先进电池材料
过渡金属磷化物（TMP）具有准金属特性和良好的导电性，使其成为电化学超级电容器的潜在候选者。但是，TMPs难以通过常规方法合成，从而限制了其在众多应用中的实际使用。在本文中，我们证明了通过一步式轻松溶剂热法成功制备了Ni-Cu二元磷化物（NCP）。更重要的是，探讨了磷酸化程度与材料的电化学行为之间的关系。NCP电极表现出类似于电池的行为，在1 A g –1时具有1573 F g –1的超高比电容（C s）。当用作正极时，它在以生物来源的活性炭（BAC）为负极（NCP // BAC）的混合超级电容器装置中表现出卓越的性能，在875 W kg时提供40.5 W h kg –1的高能量密度–1，10,000次循环后具有出色的容量保持能力。这些值是商业超级电容器（10–12 W h kg –1）的4倍，表明NCP // BAC器件与迄今为止报道的基于磷化物的器件相比具有独特的超级电容性能。
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