Polyvinylpyrrolidone-Functionalized NiCo2O4 Electrodes for Advanced Asymmetric Supercapacitor Application

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作者
Rutuja U. Amate,Mrunal Bhosale,Pritam J. Morankar,Aviraj M. Teli,Chan‐Wook Jeon
出处
期刊:Polymers [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:17 (13): 1802-1802 被引量:8
标识
DOI:10.3390/polym17131802
摘要

Designing advanced electrode architectures with tailored morphology and redox synergy is essential for achieving high-performance supercapacitive energy storage. In this study, a PVP-assisted hydrothermal approach was employed to synthesize binder-free NiCo2O4 nanostructured electrodes directly on nickel foam substrates. By modulating the PVP concentration (0.5–2 wt%), hierarchical flower-like nanosheets were engineered, with the NiCo-P1 sample (1 wt% PVP) exhibiting an optimized structure, superior electroactive surface area, and enhanced ion accessibility. Comprehensive electrochemical analysis revealed that NiCo-P1 delivered an outstanding areal capacitance of 36.5 F/cm2 at 10 mA/cm2, along with excellent cycling stability over 15,000 cycles with 80.97% retention. Kinetic studies confirmed dominant diffusion-controlled redox behavior with high OH− diffusion coefficients and minimal polarization. An asymmetric pouch-type supercapacitor device (NiCo-P1//AC) exhibited a wide operating window of 1.5 V, achieving a remarkable areal capacitance of 187 mF/cm2, energy density of 0.058 mWh/cm2, and capacitive retention of 78.78% after 5000 cycles. The superior performance is attributed to the synergistic integration of mixed-valence Ni and Co species, engineered nanosheet morphology, and low interfacial resistance. This work underscores the significance of surfactant-directed design in advancing cost-effective, high-performance electrodes for next-generation flexible energy storage technologies.
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