Busca avançada
Ano de início
Entree
(Referência obtida automaticamente do Web of Science, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores.)

Charge-storage mechanism of highly defective NiO nanostructures on carbon nanofibers in electrochemical supercapacitors

Texto completo
Autor(es):
Nunes, Willian G. [1] ; Miranda, Andre N. [2] ; Freitas, Bruno [1] ; Vicentini, Rafael [1] ; Oliveira, Aline C. [3] ; Doubek, Gustavo ; Freitas, Renato G. [3] ; Da Silva, Leonardo M. [4] ; Zanin, Hudson [1]
Número total de Autores: 9
Afiliação do(s) autor(es):
[1] Univ Estadual Campinas, Sch Elect & Comp Engn, Carbon Sci Tech Labs, Ctr Innovat New Energies, Adv Energy Storage Div, Av Albert Einstein 400, BR-13083852 Campinas, SP - Brazil
[2] Univ Estadual Campinas, Sch Chem Engn, Lab Adv Batteries, Ctr Innovat New Energies, Adv Energy Storage Div, Av Albert Einstein 500, BR-13083852 Campinas, SP - Brazil
[3] Univ Fed Mato Grosso, Lab Computat Mat, Dept Chem, ICET UFMT, BR-78060900 Cuiaba, MT - Brazil
[4] Fed Univ Jequitinhonha Mucuris Valley, Lab Fundamental & Appl Electrochem, Dept Chem, Rodovia MGT 367, Km 583, 5000 Alto da Jacuba, BR-39100000 Diamantina, MG - Brazil
Número total de Afiliações: 4
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: NANOSCALE; v. 13, n. 21, p. 9590-9605, JUN 7 2021.
Citações Web of Science: 0
Resumo

An electrode composed of highly defective nickel oxide (NiO) nanostructures supported on carbon nanofibers (CNFs) and immersed in an Li+-based aqueous electrolyte is studied using Raman spectroscopy under dynamic polarization conditions to address the charge-storage phenomenon. By this operando technique, the formation of Li2SO4 center dot H2O during the discharge process is verified. At the same time, we observed the phase transformation of NiO to NiOOH. The Ni(OH)(2)/NiOOH redox couple is responsible for the pseudocapacitive behavior with intercalation of cationic species in the different Ni structures. A `substitutive solid-state redox reaction' is proposed to represent the amphoteric nature of the oxide, resulting in proton intercalation, while the insertion of Li+ occurs to a less extent. The electrode material exhibits outstanding stability with 98% coulombic efficiency after 10 000 charge-discharge cycles. The excellent electrode properties can be ascribed to a synergism between CNFs and NiO, where the carbon nanostructures ensured rapid electron transport from the hydrated nickel nanoparticles. The NiO@CNF composite material is a promising candidate for future applications in aqueous-based supercapacitors. DFT simulation elucidates that compressive stress and Ni-site displacement lead to a decrease up-to 3.5-fold on the electron density map located onto the Ni-atom, which promotes NiO/Ni(OH)(2)/NiOOH transition. (AU)

Processo FAPESP: 17/11958-1 - Divisão para armazenamento de energia avançado
Beneficiário:Rubens Maciel Filho
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
Processo FAPESP: 18/20756-6 - Desenvolvimento de pseudocapacitores a partir de compósitos de óxidos metálicos e carvão ativado
Beneficiário:Willian Gonçalves Nunes
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado
Processo FAPESP: 14/02163-7 - Desenvolvimento de dispositivos supercapacitores a partir de grafenos, nanotubos de carbono e diamantes
Beneficiário:Hudson Giovani Zanin
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Apoio a Jovens Pesquisadores