Abstract Supercapacitors are becoming the next-generation high-power and carriable energy storage systems. However, large-scale manufacturing of supercapacitors is limited by their inferior energy storage densities, high costs, and rigidity; thus, a cost-effective binder-free approach is required to assemble advanced electrodes on flexible substrates. Multidimensional core–shell electrodes that are vertically aligned on an inexpensive conductive substrate can facilitate improved electrochemical performance. Herein, a core–shell heterostructure of hexagonal cobalt sulfide (CoS) nanoplates encased with ultrathin nickel oxide (NiO) nanosheets was fabricated on a flexible stainless-steel foil by simple chemical methods. Owing to the synergistic effect between the CoS nanoplates and ultrathin NiO nanosheets, the CoS–NiO core–shell electrode showed improved electrochemical performance with a specific capacitance of 1527 F g−1 at a current density of 1 A g−1, high stability retaining 94% of the capacitance after 5000 charge–discharge cycles, and good capacitive retention during 30-fold enhancement in the current density. Finally, a flexible all-solid-state supercapacitor was fabricated using the CoS–NiO core–shell electrode and dip-coated carbon nanotubes as the positive and negative electrodes, respectively. The fabricated prototype exhibited a maximum energy density of 39 Wh kg−1, energy efficiency of 47%, and cycling stability retaining of 89.5% of the capacitance after 5000 charge–discharge cycles.

中文翻译：

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用于柔性全固态超级电容器的超薄 NiO 纳米片涂层垂直对齐六边形 CoS 纳米片核壳阵列的介孔设计

摘要 超级电容器正成为下一代大功率、可携带的储能系统。然而，超级电容器的大规模制造受限于其较低的储能密度、高成本和刚性；因此，需要一种具有成本效益的无粘合剂方法来在柔性基板上组装先进的电极。在廉价的导电基板上垂直排列的多维核壳电极可以促进电化学性能的提高。在此，通过简单的化学方法在柔性不锈钢箔上制造了由超薄氧化镍 (NiO) 纳米片包裹的六方硫化钴 (CoS) 纳米片的核壳异质结构。由于 CoS 纳米片和超薄 NiO 纳米片之间的协同作用，CoS-NiO 核壳电极显示出改进的电化学性能，在 1 A g-1 的电流密度下比电容为 1527 F g-1，在 5000 次充放电循环后保持 94% 的高稳定性，并且良好电流密度增加 30 倍期间的电容保持率。最后，分别使用 CoS-NiO 核壳电极和浸涂碳纳米管作为正极和负极制造了柔性全固态超级电容器。制造的原型表现出最大能量密度为 39 Wh kg-1，能量效率为 47%，并且在 5000 次充放电循环后循环稳定性保持为电容的 89.5%。在 5000 次充放电循环后保持 94% 的电容具有高稳定性，并且在电流密度增加 30 倍期间保持良好的电容保持率。最后，分别使用 CoS-NiO 核壳电极和浸涂碳纳米管作为正极和负极制造了柔性全固态超级电容器。制造的原型表现出最大能量密度为 39 Wh kg-1，能量效率为 47%，并且在 5000 次充放电循环后循环稳定性保持为电容的 89.5%。在 5000 次充放电循环后保持 94% 的电容具有高稳定性，并且在电流密度增加 30 倍期间保持良好的电容保持率。最后，分别使用 CoS-NiO 核壳电极和浸涂碳纳米管作为正极和负极制造了柔性全固态超级电容器。制造的原型表现出最大能量密度为 39 Wh kg-1，能量效率为 47%，并且在 5000 次充放电循环后循环稳定性保持为电容的 89.5%。分别。制造的原型表现出最大能量密度为 39 Wh kg-1，能量效率为 47%，并且在 5000 次充放电循环后循环稳定性保持为电容的 89.5%。分别。制造的原型表现出最大能量密度为 39 Wh kg-1，能量效率为 47%，并且在 5000 次充放电循环后循环稳定性保持为电容的 89.5%。