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Pseudocapacitive Charge Storage in Thick Composite MoS2 Nanocrystal-Based Electrodes

机译：厚复合MoS2纳米晶体基电极中的伪电容电荷存储

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A synthesis methodology is demonstrated to produce MoS2 nanoparticles with an expanded atomic lamellar structure that are ideal for Faradaic-based capacitive charge storage. While much of the work on MoS2 focuses on the high capacity conversion reaction, that process is prone to poor reversibility. The pseudocapacitive intercalation-based charge storage reaction of MoS2 is investigated, which is extremely fast and highly reversible. A major challenge in the field of pseudocapacitive-based energy storage is the development of thick electrodes from nanostructured materials that can sustain the fast inherent kinetics of the active nanocrystalline material. Here a composite electrode comprised of a poly(acrylic acid) binder, carbon fibers, and carbon black additives is utilized. These electrodes deliver a specific capacity of 90 mAh g(-1) in less than 20 s and can be cycled 3000 times while retaining over 80% of the original capacity. Quantitative kinetic analysis indicates that over 80% of the charge storage in these MoS2 nanocrystals is pseudocapacitive. Asymmetric full cell devices utilizing a MoS2 nanocrystal-based electrode and an activated carbon electrode achieve a maximum power density of 5.3 kW kg(-1) (with 6 Wh kg(-1) energy density) and a maximum energy density of 37 Wh kg(-1) (with 74 W kg(-1)power density).
机译：已证明一种合成方法可生产具有扩展的原子层状结构的MoS2纳米颗粒，该结构非常适合基于法拉第的电容性电荷存储。尽管有关MoS2的许多工作都集中在高容量转化反应上，但该过程易于产生可逆性。研究了基于假电容插层的MoS2电荷存储反应，该反应极快且可逆性很高。在基于伪电容的能量存储领域中的主要挑战是由纳米结构材料开发出能够维持活性纳米晶体材料的快速固有动力学的厚电极。在此，使用由聚丙烯酸粘合剂，碳纤维和炭黑添加剂构成的复合电极。这些电极可在不到20 s的时间内提供90 mAh g（-1）的比容量，可以循环3000次，同时保留原始容量的80％以上。定量动力学分析表明，这些MoS2纳米晶体中超过80％的电荷存储是伪电容。利用基于MoS2纳米晶体的电极和活性炭电极的非对称全电池设备可实现的最大功率密度为5.3 kW kg（-1）（能量密度为6 Wh kg（-1））和最大功率密度为37 Wh kg （-1）（功率密度为74 W kg（-1））。

著录项

  • 来源
    《Advanced energy materials》 |2017年第2期|1601283.1-1601283.12|共12页
  • 作者

    Cook John B.; Kim Hyung-Seok; Lin Terri C.; Lai Chun-Han; Dunn Bruce; Tolbert Sarah H.;

  • 作者单位

    Univ Calif Los Angeles, Dept Chem & Biochem, Los Angeles, CA 90095 USA;

    Univ Calif Los Angeles, Dept Mat Sci & Engn, Los Angeles, CA 90095 USA;

    Univ Calif Los Angeles, Dept Chem & Biochem, Los Angeles, CA 90095 USA;

    Univ Calif Los Angeles, Dept Mat Sci & Engn, Los Angeles, CA 90095 USA;

    Univ Calif Los Angeles, Dept Mat Sci & Engn, Los Angeles, CA 90095 USA|Univ Calif Los Angeles, Calif NanoSyst Inst, Los Angeles, CA 90095 USA;

    Univ Calif Los Angeles, Dept Chem & Biochem, Los Angeles, CA 90095 USA|Univ Calif Los Angeles, Dept Mat Sci & Engn, Los Angeles, CA 90095 USA|Univ Calif Los Angeles, Calif NanoSyst Inst, Los Angeles, CA 90095 USA;

  • 收录信息
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    MoS2; nanocrystals; Li-ion batteries; intercalation-pseudocapacitance; pseudocapacitance;

    机译：MoS2;纳米晶体;锂离子电池;嵌入假电容;假电容;

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