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Genuine Unilamellar Metal Oxide Nanosheets Confined in a Superlattice-like Structure for Superior Energy Storage
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2018-01-22 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.7b08522 Pan Xiong 1 , Renzhi Ma 1 , Nobuyuki Sakai 1 , Takayoshi Sasaki 1
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2018-01-22 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.7b08522 Pan Xiong 1 , Renzhi Ma 1 , Nobuyuki Sakai 1 , Takayoshi Sasaki 1
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Two-dimensional (2D) metal oxide nanosheets can exhibit exceptional electrochemical performance owing to their shortened ion diffusion distances, abundant active sites, and various valence states. Especially, genuine unilamellar nanosheets with an atomic-scale thickness are expected to exhibit the ultimate energy storage capability but have not yet achieved their potential. Here, we demonstrate the utilization of genuine unilamellar MnO2 nanosheets for high-performance Li and Na storage using an alternately stacked MnO2/graphene superlattice-like structure. Different from previous reports, all unilamellar MnO2 nanosheets are separated and stabilized between the graphene monolayers, resulting in highly reversible 2D-confined conversion processes. As a consequence, large specific capacities of 1325 and 795 mA h g–1 at 0.1 A g–1, high-rate capacities of 370 and 245 mA h g–1 at 12.8 A g–1, and excellent cycling stabilities after 5000 cycles with ∼0.004% and 0.0078% capacity decay per cycle were obtained for Li and Na storage, respectively, presenting the best reported performance to date.
中文翻译：
真正的单层金属氧化物纳米片限制在超晶格状结构中，可实现出色的能量存储
二维（2D）金属氧化物纳米片由于其缩短的离子扩散距离，丰富的活性位点和各种化合价态而具有出色的电化学性能。尤其是，具有原子级厚度的真正单层纳米片有望展现出最终的能量存储能力，但尚未发挥其潜力。在这里，我们演示了使用真正的单层MnO 2纳米片，利用交替堆叠的MnO 2 /石墨烯超晶格状结构来实现高性能的Li和Na储存。与以前的报告不同，所有单层MnO 2纳米片在石墨烯单层之间被分离和稳定，从而导致高度可逆的二维受限转换过程。结果，在0.1 A g –1时具有1325和795 mA hg –1的大比容量，在12.8 A g –1时具有370和245 mA hg –1的高倍容量，并且经过5000次循环后具有出色的循环稳定性，锂和钠的存储每个循环的容量衰减分别为0.004％和0.0078％，是迄今为止报告的最佳性能。
更新日期：2018-01-22
中文翻译：
真正的单层金属氧化物纳米片限制在超晶格状结构中，可实现出色的能量存储
二维（2D）金属氧化物纳米片由于其缩短的离子扩散距离，丰富的活性位点和各种化合价态而具有出色的电化学性能。尤其是，具有原子级厚度的真正单层纳米片有望展现出最终的能量存储能力，但尚未发挥其潜力。在这里，我们演示了使用真正的单层MnO 2纳米片，利用交替堆叠的MnO 2 /石墨烯超晶格状结构来实现高性能的Li和Na储存。与以前的报告不同，所有单层MnO 2纳米片在石墨烯单层之间被分离和稳定，从而导致高度可逆的二维受限转换过程。结果，在0.1 A g –1时具有1325和795 mA hg –1的大比容量，在12.8 A g –1时具有370和245 mA hg –1的高倍容量，并且经过5000次循环后具有出色的循环稳定性，锂和钠的存储每个循环的容量衰减分别为0.004％和0.0078％，是迄今为止报告的最佳性能。
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