Crecimiento a Temperatura Ambiente de Nanosheets de Co(OH)2 sobre Arreglos de Cu(OH)2 en Forma de Nanobanda para un Supercapacitor de Estado Sólido de Alto Rendimiento sin Aglutinante

En este trabajo, se presenta un método basado en solución para fabricar heteroestructuras de Cu(OH)2/Co(OH)2 directamente sobre folio de cobre (CF) como un material potencial de electrodo para aplicaciones de supercapacitores. Primero, un CF se grava para formar estructuras de nanobanda de Cu(OH)2 uniformes en su superficie. Usando el mismo CF como sustrato, se cultivan electroquímicamente nanosheets de Co(OH)2 sobre nanobandas de Cu(OH)2 para formar una heteroestructura de Cu(OH)2/Co(OH)2 a temperatura ambiente. La duración de la electrodeposición determina la densidad de nanosheets de Co(OH)2 en el sustrato. Con una duración de electrodeposición de 900 s, se logra una capacitancia areal máxima, y así se usa la misma duración para formar la heteroestructura para la fabricación del dispositivo. Se obtiene una capacitancia areal de 413 mF cm–2 para CF/Cu(OH)2/Co(OH)2, que es mayor que las de CF/Co(OH)2 (344 mF cm–2) y CF/Cu(OH)2 (44 mF cm–2) a 5 mA cm–2. Esto demuestra el uso directo de un electrodo modificado superficialmente sin aglutinante en aplicaciones de supercapacitores. Un análisis más detallado siguiendo el método de Trasatti y Dunn revela el almacenamiento de carga primaria a través del proceso controlado por difusión. Además, se demuestra el rendimiento de un dispositivo de supercapacitor asimétrico con CF/Cu(OH)2/Co(OH)2 como electrodo positivo, carbono activado sobre CF como electrodo negativo, y gel de polivinilo alcohol–KOH como electrolito de estado sólido. Se logra una capacitancia areal de 113 mF cm–2 a 2.5 mA cm–2 con una densidad de energía de 3.5 × 10–2 mW h cm–2 a una densidad de potencia de 1.87 mW cm–2 con un rango de voltaje de 1.5 V. Se mide una retención de capacitancia del 81% después de 12,000 ciclos de carga-descarga galvostáticos.