Dépôt sans courant d'oxyde de fer nanométrique conforme sur des nanoarchitectures de carbone pour le stockage électrochimique de charge

Nous décrivons un procédé simple de dépôt sans courant auto-limitant par lequel des revêtements d'oxyde de fer (FeO(x)) nanométriques et conformes sont générés sur les surfaces intérieures et extérieures de substrats de papier de nanomousse de carbone macroscopiquement épais ( approximately 90 microm) via une réaction redox avec du K(2)FeO(4) aqueux. Les nanomousses de FeO(x)-carbone obtenues sont caractérisées comme des structures d'électrodes prêtes pour des dispositifs de condensateurs électrochimiques aqueux et démontrent une augmentation de 3 à 7 fois de la capacité de stockage de charge par rapport à la nanomousse de carbone native lors de cycles dans un électrolyte aqueux doux (2.5 M Li(2)SO(4)), offrant des capacités normalisées selon la masse, le volume et l'empreinte au sol de 84 F g(-1), 121 F cm(-3) et 0.85 F cm(-2), respectivement, même à de modestes charges en FeO(x) (27 wt %). La capacité supplémentaire de stockage de charge découle de la pseudocapacité faradique du revêtement de FeO(x), fournissant une capacité spécifique >300 F g(-1) normalisée selon la teneur en FeO(x) sous forme de FeOOH, tel que vérifié par des mesures électrochimiques et la spectroscopie d'absorption des rayons X in situ. La capacité supplémentaire est électrochimiquement accessible en quelques dizaines de secondes, une échelle de temps pertinente pour le stockage électrochimique de charge à haut régime. Nous démontrons également que l'ajout de borate pour tamponner l'électrolyte Li(2)SO(4) supprime efficacement la dissolution électrochimique du revêtement de FeO(x), entraînant une perte de capacité de <20% sur 1000 cycles consécutifs.