Conductive polymer intercalated vanadium oxide on carbon cloth for fast ammonium-ion storage in supercapacitor applications

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作者
Xingyu Chen,Peng Wang,Ziying Feng,Changgong Meng,Yifu Zhang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:445: 136747-136747 被引量:32
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.136747
摘要

Polymer-intercalated vanadium oxide hydrate (VOH) coated on the activated carbon cloth (ACC) as the binder-free ACC@VPP electrode exhibits the excellent NH 4 + -storage performances. • PEDOT/PSS intercalated vanadium oxide hydrate (VOH) is reported for NH 4 + storage. • PEDOT/PSS effectively increases the interlayer distance of VOH. • The binder-free electrode delivers a specific capacitance of 511 F·g −1 at 0.5 A·g −1 . • The insertion/extraction of NH 4 + is accompanied by hydrogen bond formation/fracture. Aqueous energy storage systems based on ammonium-ion (NH 4 + ) as charge carrier have attracted increasing interest owing to their great potential for large-scale application. Developing suitable cathodes (especially binder-free electrodes) for excellent NH 4 + storage is still in their infancy. Herein, a binder-free ACC@VPP electrode, activated carbon cloth (ACC) coated by polymer-intercalated vanadium oxide hydrate (VOH), is demonstrated to be an effective cathode to store NH 4 + for the first time. The polymer not only expands V-O interlayer space facilitating rapid ion diffusion, but also benefits VPP coated on ACC. The reversible (de)insertion of NH 4 + is along with hydrogen-bond fracture/formation between NH 4 + and V-O layers, ensuring encouraging electrochemical properties: a high superior capacitance of 511 F·g −1 (170 mAh·g −1 ) at 0.5 A·g −1 and durable lifetime over 10,000 cycles. The achieved performances exceed the state-of-the-art NH 4 + -hosting materials. Assembled flexible quasi-solid-state hybrid supercapacitor (QSS HSC) device delivers an areal capacitance of 411 mF·cm −2 and energy density of 3.2 Wh·m −2 at 1 mA·cm −2 . The performances of the QSS HSC devices in different deformation, series and parallel states show greatly potential practicability in the wearable energy supply. This contribution elucidates a new view to design binder-free electrodes for high-performance aqueous NH 4 + -SCs.
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