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Hierarchical NiSe2 Nanosheet Arrays as a Robust Cathode toward Superdurable and Ultrafast Ni-Zn Aqueous Batteries.
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-07-09 , DOI: 10.1021/acsami.0c08205
Wanhai Zhou 1 , Jian He 1 , Ding Zhu 1 , Jinchi Li 1 , Yungui Chen 1, 2
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-07-09 , DOI: 10.1021/acsami.0c08205
Wanhai Zhou 1 , Jian He 1 , Ding Zhu 1 , Jinchi Li 1 , Yungui Chen 1, 2
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Zn-based aqueous batteries are enjoying the hotspots of worldwide research as their significant merits in economic cost and safety. However, the lack of a robust cathode (positive electrode) owning excellent rate ability, high capacity, and stability challenges their practical application. Herein, we propose hierarchical NiSe2 nanosheet arrays as a robust cathode toward high-performance Ni–Zn aqueous batteries. Attributed to in situ anion exchange and Kirkendall effects, the nanosheet arrays are hierarchically constructed by NiSe2 nanoparticles and abundant mesopores, which fully expose the active sites and accelerate the electrode kinetics. This unique structure endows the NiSe2 electrode with remarkable specific capacity (245.1 mAh g–1) and extraordinary high-rate ability (maintains 58% at 72.8 A g–1) together with 10,000 cycles without any obvious capacity degeneration. As a result, based on the total active weight, our NiSe2//Zn battery is capable of record-high power density (91.22 kW kg–1/639.1 mW cm–2), imposing energy density (328.8 Wh kg–1/2.303 mWh cm–2), and ultralong lifespan (only 8.3% capacity loss after 10,000 cycles), surpassing most of the aqueous batteries and supercapacitors recently reported. Moreover, this NiSe2//Zn battery is also affordable (US$40 per kWh) and safe. These results open a new avenue for developing superdurable and ultrafast high-energy Ni–Zn batteries toward affordable and practical energy storage.
中文翻译：
多层NiSe2纳米片阵列作为超耐用和超快Ni-Zn水性电池的稳健阴极。
锌基水性电池由于其在经济成本和安全性方面的显着优点而受到全世界研究的关注。然而，缺乏具有优异的定速率能力，高容量和稳定性的坚固的阴极（正电极）挑战了它们的实际应用。在这里，我们提出了分级的NiSe 2纳米片阵列作为对高性能Ni-Zn水性电池的坚固阴极。归因于原位阴离子交换和柯肯德尔效应，纳米片阵列由NiSe 2纳米颗粒和丰富的中孔分层构建，充分暴露了活性位点并加速了电极动力学。这种独特的结构赋予了NiSe 2电极具有显着的比容量（245.1 mAh g –1）和非凡的高倍率容量（在72.8 A g –1时保持58％）以及10,000次循环，而没有任何明显的容量退化。结果，基于总有效重量，我们的NiSe 2 // Zn电池具有创纪录的高功率密度（91.22 kW kg –1 /639.1 mW cm –2），并施加了能量密度（328.8 Wh kg –1 / 2.303 mWh cm –2），超长寿命（10,000次循环后容量损失仅为8.3％），超过了最近报道的大多数水性电池和超级电容器。而且，这个NiSe 2//锌电池价格合理（每千瓦时40美元），而且安全。这些结果为开发超耐用和超快的高能镍锌电池开辟了一条新途径，以实现可负担和实用的储能。
更新日期：2020-08-05
中文翻译：
多层NiSe2纳米片阵列作为超耐用和超快Ni-Zn水性电池的稳健阴极。
锌基水性电池由于其在经济成本和安全性方面的显着优点而受到全世界研究的关注。然而，缺乏具有优异的定速率能力，高容量和稳定性的坚固的阴极（正电极）挑战了它们的实际应用。在这里，我们提出了分级的NiSe 2纳米片阵列作为对高性能Ni-Zn水性电池的坚固阴极。归因于原位阴离子交换和柯肯德尔效应，纳米片阵列由NiSe 2纳米颗粒和丰富的中孔分层构建，充分暴露了活性位点并加速了电极动力学。这种独特的结构赋予了NiSe 2电极具有显着的比容量（245.1 mAh g –1）和非凡的高倍率容量（在72.8 A g –1时保持58％）以及10,000次循环，而没有任何明显的容量退化。结果，基于总有效重量，我们的NiSe 2 // Zn电池具有创纪录的高功率密度（91.22 kW kg –1 /639.1 mW cm –2），并施加了能量密度（328.8 Wh kg –1 / 2.303 mWh cm –2），超长寿命（10,000次循环后容量损失仅为8.3％），超过了最近报道的大多数水性电池和超级电容器。而且，这个NiSe 2//锌电池价格合理（每千瓦时40美元），而且安全。这些结果为开发超耐用和超快的高能镍锌电池开辟了一条新途径，以实现可负担和实用的储能。
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