Toward fast zinc-ion storage of MoS2 by tunable pseudocapacitance

材料科学 石墨烯 假电容 阴极 纳米片 氧化物 纳米技术 化学工程 超级电容器 电化学 电容 锌 相(物质) 电极 离子 无机化学 阳极 电解质
作者
Meihong Huang,Yongjin Mai,Guowei Fan,Xinghua Liang,Zhijie Fang,Xiaohua Jie
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier BV]
卷期号:871: 159541-159541 被引量:37
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2021.159541
摘要

• A 1T-MoS 2 nanosheet grown in situ on reduced graphene oxide with high pseudocapacitive properties is firstly reported to accommodate zinc-ion storage. • The graphene substrate effectively inhibits the transformation of 1T phase to 2H phase of MoS 2 during the cycling test, which provides numerous active sites for fast Zn 2+ diffusion and electron transport. • The 1T-MoS 2 /rGO hybrid electrode has superior rate capability and cyclic stability. A hierarchical hybrid where 1T phase MoS 2 are grown in-situ on reduced graphene oxide scaffolds is firstly explored as a superior cathode of aqueous rechargeable zinc ion batteries with high rate capability and long cycle-life due to the development of pseudocapacitive property of MoS 2 . While aqueous rechargeable zinc ion batteries (ARZIBs) are one of the promising energy storage devices, it is still a challenge to develop satisfactory cathode materials. Here, a hierarchical hybrid where MoS 2 nanosheets with 86% of 1T phase are grown in-situ on reduced graphene oxide scaffolds is proposed to be a superior cathode of ARZIBs. The microstructure of as-prepared hybrid is correlated with its zinc storage performance by electrochemical and spectroscopic characterizations coupled with electron microscopy analysis. They reveal the incorporation of reduced graphene oxide scaffolds effectively stabilizes the 1T phase, exempting, to the maximum, the phase transition associated with the zinc insertion/extraction, reduces the electron transfer resistance and keeps the hierarchical morphology of the nanoscale MoS 2 that shortens the zinc ion diffusion path length. All these together develop the pseudocapacitive property of MoS 2 . As a result, this hybrid electrode delivers a high discharge capacity of 108.3 mAh g −1 at 5.0 A g −1 and retains 88% initial capacity after 1000 cycles. Our strategy sheds some lights on the rational design of MoS 2 nanoscale architecture towards superior cathode material of divalent/multivalent aqueous batteries.

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