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Distinctive Formation of Bifunctional ZnCoS-rGO 3D Hollow Microsphere Flowers with Excellent Energy Storage Performances
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2022-06-23 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.2c00794 Peng Chen 1 , Chao Yang 1 , Peng Gao 1 , Xuli Chen 1 , Ya-Jun Cheng 2 , Jilei Liu 1 , Kunkun Guo 1
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2022-06-23 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.2c00794 Peng Chen 1 , Chao Yang 1 , Peng Gao 1 , Xuli Chen 1 , Ya-Jun Cheng 2 , Jilei Liu 1 , Kunkun Guo 1
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Distinctive formation of ZnCoS-reduced graphene oxide (rGO) hollow microsphere flowers (HMFs) undergoes three stages with aggregation–dissolution–incubation, aiming to achieve excellent electrochemical performance for Li-ion batteries (LIBs) and supercapacitors (SCs). The interconnected petals composed on the hollow microsphere surface of ZnCoS HMFs are observed with a rich and hierarchical porous structure. This unique structure can not only provide much more space exposed to electrolytes but also promote rapid ion diffusion and electron transmission, thereby contributing to reversible electrochemical reactions. The bifunctional electrochemical activity is also evaluated through a density functional theory (DFT) study in terms of the electronic properties of ZnCoO and ZnCoS, as well as the interaction between ions and these metal compounds. After the decoration with rGO, ZnCoS HMFs can effectively improve the electrical conductivity and further absorb the stress generated during repeated electrochemical reactions. As an LIB electrode, ZnCoS-rGO HMFs can deliver an initial discharge capacity of 2084.2 mAh g–1 at 100 mA g–1 and even a considerable reversible capacity after 2000 cycles at 5000 mA g–1, while as an SC electrode, they have a capacity of 1225.1 F g–1 at 1 A g–1 and a capacity retention rate of 81.9% after the current density is increased to 20 A g–1. The dual-domain application as LIBs and SCs shows that ZnCoS-rGO HMFs with unique structures have excellent competitiveness in energy storage devices.
中文翻译：
具有优异储能性能的双功能 ZnCoS-rGO 3D 空心微球花的独特形成
ZnCoS还原氧化石墨烯（rGO）空心微球花（HMFs）的独特形成经历了聚集-溶解-孵化三个阶段，旨在为锂离子电池（LIBs）和超级电容器（SCs）实现优异的电化学性能。观察到在 ZnCoS HMFs 的中空微球表面组成的相互连接的花瓣具有丰富的分层多孔结构。这种独特的结构不仅可以提供更多暴露于电解质的空间，还可以促进离子的快速扩散和电子传输，从而促进可逆的电化学反应。双功能电化学活性也通过密度泛函理论 (DFT) 研究评估 ZnCoO 和 ZnCoS 的电子特性，以及离子与这些金属化合物之间的相互作用。经rGO修饰后，ZnCoS HMFs可以有效提高电导率，进一步吸收重复电化学反应过程中产生的应力。作为LIB电极，ZnCoS-rGO HMFs可以提供2084.2 mAh g的初始放电容量–1在 100 mA g –1下，甚至在 5000 mA g –1下 2000 次循环后具有相当大的可逆容量，而作为 SC 电极，它们在 1 A g –1下具有 1225.1 F g –1的容量和容量保持率电流密度增加到 20 A g –1后的 81.9% 的比率。LIBs和SCs的双畴应用表明，具有独特结构的ZnCoS-rGO HMFs在储能器件方面具有优异的竞争力。
更新日期：2022-06-23
中文翻译：
具有优异储能性能的双功能 ZnCoS-rGO 3D 空心微球花的独特形成
ZnCoS还原氧化石墨烯（rGO）空心微球花（HMFs）的独特形成经历了聚集-溶解-孵化三个阶段，旨在为锂离子电池（LIBs）和超级电容器（SCs）实现优异的电化学性能。观察到在 ZnCoS HMFs 的中空微球表面组成的相互连接的花瓣具有丰富的分层多孔结构。这种独特的结构不仅可以提供更多暴露于电解质的空间，还可以促进离子的快速扩散和电子传输，从而促进可逆的电化学反应。双功能电化学活性也通过密度泛函理论 (DFT) 研究评估 ZnCoO 和 ZnCoS 的电子特性，以及离子与这些金属化合物之间的相互作用。经rGO修饰后，ZnCoS HMFs可以有效提高电导率，进一步吸收重复电化学反应过程中产生的应力。作为LIB电极，ZnCoS-rGO HMFs可以提供2084.2 mAh g的初始放电容量–1在 100 mA g –1下，甚至在 5000 mA g –1下 2000 次循环后具有相当大的可逆容量，而作为 SC 电极，它们在 1 A g –1下具有 1225.1 F g –1的容量和容量保持率电流密度增加到 20 A g –1后的 81.9% 的比率。LIBs和SCs的双畴应用表明，具有独特结构的ZnCoS-rGO HMFs在储能器件方面具有优异的竞争力。
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