Revealing the Charge Storage Mechanism of Nickel Oxide Electrochromic Supercapacitors

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作者
Zhihui Luo,Lei Liu,Xiaoyong Yang,Xuan Luo,Peng Bi,Zhenjin Fu,Aimin Pang,Wei Li,Yong Yi
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:12 (35): 39098-39107 被引量:141
标识
DOI:10.1021/acsami.0c09606
摘要

Nickel oxide (NiO) is considered one of the most promising positive anode materials for electrochromic supercapacitors. Nevertheless, a detailed mechanism of the electrochromic and energy storage process has yet to be unraveled. In this research, the charge storage mechanism of a NiO electrochromic electrode was investigated by combining the in-depth experimental and theoretical analyses. Experimentally, a kinetic analysis of the Li-ion behavior based on the cyclic voltammetry curves reveals the major contribution of surface capacitance versus total capacity, providing fast reaction kinetics and a highly reversible electrochromic performance. Theoretically, our model uncovers that Li ions prefer to adsorb at fcc sites on the NiO(1 1 1) surface, then diffuse horizontally over the plane, and finally migrate in the bulk. More significantly, the calculated theoretical surface capacity (106 mA h g-1) accounts for about 77.4% of the total experimental capacity (137 mA h g-1), indicating that the surface storage process dominates the whole charge storage, which is in accordance with the experimental results. This work provides a fundamental understanding of transition-metal oxides for application in electrochromic supercapacitors and can also promote the exploration of novel electrode materials for high-performance electrochromic supercapacitors.
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