CuSナノシートアレイに基づくエネルギーキャパシタのCuS–Cuバッテリーシステム

低コストで高エネルギーな水系バッテリー技術の開発は、再生可能エネルギーおよび定常エネルギーアプリケーションにとって重要です。しかし、この開発は既存の電極材料の導電性の悪さ、容量の低さ、および限られたサイクル安定性によってボトルネックに直面しています。本研究では、CuSナノシートアレイに基づくエネルギー効率の高い水系銅イオンシステムについて報告します。CuSの高い導電性と銅イオンの効率的な電荷キャリアを活用しています。電気化学的結果は、510 mAh g–1の高容量、7.5 A g–1の高速度における497 mAh g–1の堅牢なレート能力、及び2500サイクル保持における初期容量の91%を維持する超安定なサイクルを明らかにしています。充電ストレージメカニズムは、Cu2+/Cu+の酸化還元を通じてCuSからCu7S4、さらにCu2Sへの可逆的な遷移を含むex situおよびin situ技術を用いて系統的に調査しました。さらに、CuS陽極とZn陰極からなるハイブリッドイオンバッテリーを示し、両電極に基づいてそれぞれ286 Wh kg–1および900 W kg–1のエネルギーと電力を提供します。これは多くの水系バッテリーシステムを超えています.