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In-situ electrochemical preparation of MnOx/CC with porous structure and mixed valence for supercapacitor
Electrochimica Acta ( IF 5.5 ) Pub Date : 2025-01-23 , DOI: 10.1016/j.electacta.2025.145733
Xin Wu, Tingting Zhan, Shaozu Sun, Wenbo Chen, Ao Yu, Saicheng Qiu, Lianxi Chen, Deyu Qu, Junxin Duan, Xi Li
Electrochimica Acta ( IF 5.5 ) Pub Date : 2025-01-23 , DOI: 10.1016/j.electacta.2025.145733
Xin Wu, Tingting Zhan, Shaozu Sun, Wenbo Chen, Ao Yu, Saicheng Qiu, Lianxi Chen, Deyu Qu, Junxin Duan, Xi Li
Manganese oxide(MnOx ) with an ultra-high theoretical specific capacitance is a prospective material for supercapacitors. However, the poor conductivity degrades the capacitive performance of MnOx . Herein, MnOx /carbon cloth (MnOx /CC) with a porous structure and mixed valence was in-situ prepared by an electrodeposition-electrooxidation method. The loose and porous lamellar structure of MnOx /CC-R(V6 T4800 )-O(V2 T1600 ) increased the contact area between the electrode and the electrolyte, provided abundant active sites and mitigated the volume expansion during the ion insertion/extraction process. Meanwhile, the optimal ratio of Mn(Ⅲ) to Mn(Ⅳ) in MnOx /CC-R(V6 T4800 )-O(V2 T1600 ) significantly improved the conductivity of MnOx . Therefore, the electrochemical performance of MnOx was effectively enhanced with a favorable specific capacitance up to 2591.2 mF∙cm−2 (205.1 F∙g−1 ) at 1 mA·cm−2 , an outstanding rate capacity (81.2 % retention at 1 to 20 mA·cm−2 ) and superior cycle performance (91.2 % after 5000 cycles). Moreover, the asymmetric supercapacitor MnOx /CC//Fe2 O3 /CC could reach 768.2 mF·cm−2 at 1 mA·cm−2 and had 78.4 % retention after 10,000 cycles. In this work, we demonstrated the effectiveness of this in-situ electrochemical preparation of porous structure and mixed valence materials, which we hope will help develop high-performance electrode materials.
中文翻译:
具有多孔结构混合价的MnOx/CC的原位电化学制备用于超级电容器
具有超高理论比电容的氧化锰 (MnOx) 是一种有前景的超级电容器材料。然而,较差的导电性会降低 MnOx 的电容性能。本文采用电沉积-电氧化法原位制备了具有多孔结构和混合价态的 MnOx/碳布 (MnOx/CC)。MnOx/CC-R(V6T4800)-O(V2T1600) 的松散多孔层状结构增加了电极与电解质之间的接触面积,提供了丰富的活性位点,并减轻了离子插入/提取过程中的体积膨胀。同时,MnOx/CC-R(V6T4800)-O(V2T1600) 中 Mn(III.) 与 Mn(IV.) 的最佳配比显著提高了 MnOx 的电导率。因此,MnOx 的电化学性能得到了有效增强,在 1 mA·cm-2 时具有高达 2591.2 mF∙cm-2 (205.1 F∙g-1) 的良好比电容、出色的倍率容量(在 1 至 20 mA·cm-2 时保持 81.2 %)和卓越的循环性能(5000 次循环后为 91.2 %)。此外,非对称超级电容器 MnOx/CC//Fe2O3/CC 在 1 mA·cm-2 时可以达到 768.2 mF·cm-2,并且在 10,000 次循环后具有 78.4% 的保留率。在这项工作中,我们证明了这种原位电化学制备多孔结构和混合价材料的有效性,我们希望这有助于开发高性能电极材料。
更新日期:2025-01-23
中文翻译:
具有多孔结构混合价的MnOx/CC的原位电化学制备用于超级电容器
具有超高理论比电容的氧化锰 (MnOx) 是一种有前景的超级电容器材料。然而,较差的导电性会降低 MnOx 的电容性能。本文采用电沉积-电氧化法原位制备了具有多孔结构和混合价态的 MnOx/碳布 (MnOx/CC)。MnOx/CC-R(V6T4800)-O(V2T1600) 的松散多孔层状结构增加了电极与电解质之间的接触面积,提供了丰富的活性位点,并减轻了离子插入/提取过程中的体积膨胀。同时,MnOx/CC-R(V6T4800)-O(V2T1600) 中 Mn(III.) 与 Mn(IV.) 的最佳配比显著提高了 MnOx 的电导率。因此,MnOx 的电化学性能得到了有效增强,在 1 mA·cm-2 时具有高达 2591.2 mF∙cm-2 (205.1 F∙g-1) 的良好比电容、出色的倍率容量(在 1 至 20 mA·cm-2 时保持 81.2 %)和卓越的循环性能(5000 次循环后为 91.2 %)。此外,非对称超级电容器 MnOx/CC//Fe2O3/CC 在 1 mA·cm-2 时可以达到 768.2 mF·cm-2,并且在 10,000 次循环后具有 78.4% 的保留率。在这项工作中,我们证明了这种原位电化学制备多孔结构和混合价材料的有效性,我们希望这有助于开发高性能电极材料。