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Unusual battery type pseudocapacitive behaviour of graphene oxynitride electrode: High energy solid-state asymmetric supercapacitor
Journal of Alloys and Compounds ( IF 5.8 ) Pub Date : 2021-02-01 , DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.156853 Duraisamy Prakash , Sellaperumal Manivannan
Journal of Alloys and Compounds ( IF 5.8 ) Pub Date : 2021-02-01 , DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.156853 Duraisamy Prakash , Sellaperumal Manivannan
Abstract Introduction of heteroatom provides pseudocapacitive behaviour, increasing specific capacitance of carbon-based electrodes. We developed a redox-active nitrogen grafted graphene oxinitride (GON) molecular heterostructures by hydrothermal reactions of GO with ammonia solution. The multiscale chemical and physical characterization of GON confirmed the presence of nitrogen and oxygen entities which provides enormous redox reaction leading to superior electrochemical pseudocapacitance. Significantly, GON exhibited the highest specific capacitance of 783.5 F g-1 at 1 A g-1 ever reported for carbon family with very good capacitance retention (94.6%) upto 10,000 consecutive charge-discharge cycles at 10 A g-1. Further, GON asymmetric supercapacitor displayed an outstanding energy density of 40.5 Wh/kg at power density of 900 W/kg in PVA/KOH gel electrolyte. The device also exhibited an admirable rate capability, energy density 9.5 Wh/kg at a power density of 8526 W/kg together with a long term stability (87%) up to 5,000 cycles.
中文翻译:
石墨烯氧氮化物电极的不寻常电池类型赝电容行为:高能固态非对称超级电容器
摘要 杂原子的引入提供了赝电容行为,增加了碳基电极的比电容。我们通过 GO 与氨溶液的水热反应开发了氧化还原活性氮接枝石墨烯氮氧化物 (GON) 分子异质结构。GON 的多尺度化学和物理表征证实了氮和氧实体的存在,这提供了巨大的氧化还原反应,从而产生了优异的电化学赝电容。值得注意的是,GON 在 1 A g-1 下表现出最高的比电容,为 783.5 F g-1,在 10 A g-1 下连续 10,000 次充放电循环具有非常好的电容保持率 (94.6%)。此外,GON 非对称超级电容器显示出 40 的出色能量密度。在 PVA/KOH 凝胶电解质中,功率密度为 900 W/kg 时为 5 Wh/kg。该器件还表现出令人赞叹的倍率性能、9.5 Wh/kg 的能量密度和 8526 W/kg 的功率密度以及长达 5,000 次循环的长期稳定性 (87%)。
更新日期:2021-02-01
中文翻译:
石墨烯氧氮化物电极的不寻常电池类型赝电容行为:高能固态非对称超级电容器
摘要 杂原子的引入提供了赝电容行为,增加了碳基电极的比电容。我们通过 GO 与氨溶液的水热反应开发了氧化还原活性氮接枝石墨烯氮氧化物 (GON) 分子异质结构。GON 的多尺度化学和物理表征证实了氮和氧实体的存在,这提供了巨大的氧化还原反应,从而产生了优异的电化学赝电容。值得注意的是,GON 在 1 A g-1 下表现出最高的比电容,为 783.5 F g-1,在 10 A g-1 下连续 10,000 次充放电循环具有非常好的电容保持率 (94.6%)。此外,GON 非对称超级电容器显示出 40 的出色能量密度。在 PVA/KOH 凝胶电解质中,功率密度为 900 W/kg 时为 5 Wh/kg。该器件还表现出令人赞叹的倍率性能、9.5 Wh/kg 的能量密度和 8526 W/kg 的功率密度以及长达 5,000 次循环的长期稳定性 (87%)。