Mo2C Nanoparticles Embedded in Carbon Nanowires with Surface Pseudocapacitance Enables High‐Energy and High‐Power Sodium Ion Capacitors

假电容 材料科学 储能 阳极 纳米技术 纳米颗粒 化学工程 电化学 纳米线 超级电容器 电极 化学 冶金 功率(物理) 物理 物理化学 量子力学 工程类
作者
Yalong Jiang,Hao Wang,Jun Dong,Qingxun Zhang,Shuangshuang Tan,Fangyu Xiong,Wei Yang,Shaohua Zhu,Yuanhao Shen,Qiulong Wei,Qinyou An,Liqiang Mai
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:18 (24) 被引量:26
标识
DOI:10.1002/smll.202200805
摘要

Electrochemical sodium-ion storage technologies have become an indispensable part in the field of large-scale energy storage systems owing to the widespread and low-cost sodium resources. Molybdenum carbides with high electron conductivity are regarded as potential sodium storage anode materials, but the comprehensive sodium storage mechanism has not been studied in depth. Herein, Mo2 C nanowires (MC-NWs) in which Mo2 C nanoparticles are embedded in carbon substrate are synthesized. The sodium-ion storage mechanism is further systematically studied by in/ex situ experimental characterizations and diffusion kinetics analysis. Briefly, it is discovered that a faradaic redox reaction occurs in the surface amorphous molybdenum oxides on Mo2 C nanoparticles, while the inner Mo2 C is unreactive. Thus, the as-synthesized MC-NWs with surface pseudocapacitance display excellent rate capability (a high specific capacity of 76.5 mAh g-1 at 20 A g-1 ) and long cycling stability (a high specific capacity of 331.2 mAh g-1 at 1 A g-1 over 1500 cycles). The assembled original sodium ion capacitor displays remarkable power density and energy density. This work provides a comprehensive understanding of the sodium storage mechanism of Mo2 C materials, and constructing pseudocapacitive materials is an effective way to achieve sodium-ion storage devices with high power and energy density.

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