Quasi-one-dimensional van der Waals TiS3 nanosheets for energy storage applications: Theoretical predications and experimental validation

超级电容器 范德瓦尔斯力 电容 储能 材料科学 电池(电) 电极 纳米技术 电荷(物理) 光电子学 化学物理 化学 物理 热力学 物理化学 量子力学 分子 功率(物理)
作者
Abhinandan Patra,Samadhan Kapse,Ranjit Thapa,Dattatray J. Late,Chandra Sekhar Rout
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:120 (10) 被引量:10
标识
DOI:10.1063/5.0080346
摘要

To cease the ever-increasing energy demand, additional enthusiastic focus has been given to generate more sustainable energy from alternative renewable sources. Storage of these energies for future usage solely banks on energy storage devices. A diversity of electrode materials based on two-dimensional (2D) transition metals and their derivatives have enticed the whole world owing to their tunable properties. Transition metal trichalcogenides (MX3 type) are the emergent class of 2D materials, which gathered a lot of interest because of their quasi-one-dimensional anisotropic properties with the van der Waals force of attraction in between the layers. Herein, TiS3 being a MX3-type of material is preferred as the battery type-supercapacitor electrode for energy storage applications with detailed theoretical predications and experimental validations. The highest capacitance attained for TiS3 is found to be 235 F/g (105 C/g) at 5 mV/s with a battery type of charge storage mechanism. The asymmetric hybrid device is fabricated using Ti3C2Tx MXene nanosheets as a negative electrode, and a brilliant 91% of capacitance retention is accomplished with an extensive potential window of 1.5 V. The investigational discoveries are substantiated by theoretical simulation in terms of the quantum capacitance assessment and charge storage mechanisms.

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