view in publisher's site

Sub-nanometer-scale fine regulation of interlayer distance in Ni–Co layered double hydroxides leading to high-rate supercapacitors

Highlights•We have realized the sub-nanometer-scale fine regulation of the interlayer distance in Ni–Co LDHs.•The inverted-volcano evolution of RESR with increasing the interlayer distance is first demonstrated.•The RESR could provide a feasible criterion to explore the high-rate LDH electrodes.•The optimal LDH achieves a record-high rate capability for the powder-like LDHs.AbstractNi–Co layered double hydroxides (LDHs) have high theoretical capacities for energy storage by ion intercalation/release but suffer from the sluggish charge transport kinetics, hence are unsuitable for high-power supercapacitors nowadays. Herein, by intercalating the guest multi-carboxylic anions with straight-chain or conjugated-plane configurations, we have realized the sub-nanometer-scale fine regulation of the interlayer distance in Ni–Co LDHs for tuning the charge (ions and electrons) transport kinetics. With increasing the interlayer distance, the equivalent series resistance (RESR) shows the “inverted-volcano” evolution, which is first demonstrated for the anion-intercalated LDHs. With the smallest RESR, the LDH pillared by the conjugated 1,4-benzenedicarboxylic anion achieves the best matching between ion diffusion and electron transfer, and thus presents a high capacitance of 2115 F g−1 at 1 A g−1 and a record-high rate capability for the powder-like LDHs with the capacitance of 410 F g−1 at an ultrahigh current density of 150 A g−1. The corresponding hybrid supercapacitor coupled with activated carbon presents the high energy density of 11.2 Wh kg−1 at the ultrahigh power density of 30.7 kW kg−1, ranking at the top level for the supercapacitors based on the powder-like LDHs active materials. The minimal RESR from the inverted-volcano evolution could provide a feasible criterion to explore the high-rate LDH electrodes.Graphical abstractThe sub-nanometer-scale fine regulation of the interlayer distance in Ni–Co LDHs has been realized by intercalating the multi-carboxylic anions, which can effectively tune the charge (ions and electrons) transport kinetics for achieving high-rate supercapacitors. The “inverted-volcano” evolution of the equivalent series resistance with increasing the interlayer distance is first demonstrated.Download : Download high-res image (311KB)Download : Download full-size image

زیرلایه fine با مقیاس نانومتری از فاصله بین لایه‌ای در لایه Ni - Co دارای حساسیت دو لایه بالایی است که منجر به supercapacitors نرخ بالا می‌شود.

نکات مهم: ما پی بردیم که مقررات زیبایی با مقیاس نانومتری از فاصله بین لایه‌ای در LDHs Co - نانومتر را در بر می‌گیرد. * تکامل معکوس - آتشفشان RESR با افزایش فاصله بین لایه‌ای اول نشان‌داده شده‌است. * می‌تواند یک معیار عملی برای کشف الکترودهای LDH با نرخ بالا فراهم کند. * بهینه با قابلیت بالایی برای پودر به دست می‌آید - مانند LDHs.Abst ractNi - Co - double دوتایی (LDHs)دارای ظرفیت‌های نظری بالایی برای ذخیره‌سازی انرژی با لایه سازی / انتشار یون هستند، اما از کینتیک انتقال بار بالا رنج می‌برند در نتیجه برای سیستم‌های قدرت بالا نامناسب هستند. Herein، با درج آنیون‌های multi با زنجیره مستقیم یا ترکیبات مسطح با زنجیره مستقیم، ما پی بردیم که مقررات زیبایی با مقیاس نانومتری از فاصله بین لایه‌ای در LDHs Co - Co برای تنظیم سینتیک انتقال بار (یون‌ها و الکترون‌ها)را درک کرده‌ایم. با افزایش فاصله بین لایه‌ای، مقاومت سری هم‌ارز (RESR)تکامل "وارونه" را نشان می‌دهد، که برای اولین بار برای the پر شده آنیون نشان داده می‌شود. با کوچک‌ترین RESR، LDH با the ۱ و ۴ - benzenedicarboxylic به بهترین تطابق بین انتشار یونی و انتقال الکترون دست می‌یابد و در نتیجه ظرفیت بالایی از ۲۱۱۵ Fg - ۱ با ظرفیت ۴۱۰ Ag - ۱ در چگالی جریان ultrahigh ۱۵۰ Ag - ۱ را نشان می‌دهد. The هیبرید که همراه با کربن فعال شده، چگالی انرژی بالا ۱۱.۲ کیلوگرم - ۱ را در چگالی توان ultrahigh of - ۱، رتبه‌بندی در بالاترین سطح برای the براساس مواد فعال powder -، نشان می‌دهد. حداقل RESR از تکامل معکوس - فوران آتشفشان می‌تواند یک معیار امکان پذیر برای بررسی نرخ بالای LDH electrodes.Grap hical - نانومتر را فراهم آورد که با درج آنیون‌های Ni، که می‌توانند به طور موثر بار انتقال یون‌ها و الکترون‌ها)را برای دستیابی به supercapacitors نرخ بالا به طور موثر تنظیم کنند، تحقق یافته‌است. تکامل "وارونه - آتشفشان" مقاومت سری هم‌ارز با افزایش فاصله بین لایه‌ای اولین بار demonstrated.Down است: تصویر high (۳۱۱ کیلوبایت)بارگیری: تصویر با اندازه کامل دانلود کنید.

ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.