Effect of Co2+ doping on electrochemical properties of nickel metal tungstate (NiWO4) positive material

Jing Tang; Hui Xu; Yong Chen; Yuanqiang Zhu

doi:https://doi.org/10.1007/s13391-024-00493-0

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저자정보: Jing Tang (Lanzhou University of Technology) Hui Xu (Lanzhou University of Technology) Yong Chen (Lanzhou University of Technology) Yuanqiang Zhu (Lanzhou University of Technology)

저널정보: 대한금속·재료학회 Electronic Materials Letters Electronic Materials Letters Vol.20 No.4

발행연도: 2024.7

수록면: 459 - 473 (15page)

DOI: https://doi.org/10.1007/s13391-024-00493-0

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Currently, transition metal tungstates are emerging as electroactive materials for supercapacitors due to their excellent electricalconductivity and electrochemical properties. Small amounts of transition metal ions doping can affect the physicaland electrical properties of transition metal tungstates. In this study, Co ion-doped NiWO4amorphous composites (CNWO)were synthesized using a simple and effective hydrothermal method and utilized as the cathode material for supercapacitors. The structure and electrochemical properties of NiWO4and CNWO composites were investigated using various testingtechniques. Specifically, when the cobalt ion doping amount is 10%, the corresponding CNWO-10 electrode materialexhibits a specific capacitance of 804 F g−1 at 1 A g−1, and at a current density of 10 A g−1, the capacitance retention ratereaches 66.7%, demonstrating good rate performance. Additionally, an asymmetric supercapacitor device was constructedusing CNWO-10 and activated carbon (AC) as positive and negative materials, respectively. Which could cycle reversiblyunder a potential window of 2.1 V. The device demonstrates a maximum specific capacitance of 76.5 F g−1 at 0.5 A g−1, anda high energy density of 47 Wh kg−1 at a power density of 527 W kg−1. Furthermore, 96% capacitance cycling stability ismaintained after 5500 cycles at a trapezoidal current density. Moreover, the electrical conductivities of NiWO4and CNWO-10 samples are 9.01 × 10–8 S m−1 and 8.93 × 10–6 S m−1, attributed to the Co ion-doping that can reduce the gap width of theforbidden band to enhance conductivity. These results suggest that CNWO composites can serve as promising high-capacityelectrode materials for high-performance supercapacitors in alkaline electrolytes.

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