Title :

Nanofeather ruthenium nitride electrodes for electrochemical capacitors

Author(s) :

Dinh, Khac Huy [Auteur]
Unité de Catalyse et Chimie du Solide - UMR 8181 [UCCS]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie [RS2E]
Whang, Grace [Auteur]
University of California [Los Angeles] [UCLA]
Iadecola, Antonella [Auteur]
PHysicochimie des Electrolytes et Nanosystèmes InterfaciauX [PHENIX]
Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie [RS2E]
Makhlouf, Houssine [Auteur]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie [RS2E]
Barnabé, Antoine [Auteur]
Centre interuniversitaire de recherche et d'ingénierie des matériaux [CIRIMAT]
Teurtrie, Adrien [Auteur]
Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 [UMET]
Marinova, Maya [Auteur]
Institut Michel Eugène Chevreul - FR 2638 [IMEC]
Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 [UMET]
Huvé, Marielle [Auteur]
Unité de Catalyse et Chimie du Solide - UMR 8181 [UCCS]
Roch-Jeune, Isabelle [Auteur]
Centrale de Micro Nano Fabrication - IEMN [CMNF - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Douard, Camille [Auteur]
Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie [RS2E]
Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel [IMN]
Brousse, Thierry [Auteur]
Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie [RS2E]
Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel [IMN]
Dunn, Bruce [Auteur]
University of California [Los Angeles] [UCLA]
Roussel, Pascal [Auteur correspondant]
Unité de Catalyse et Chimie du Solide - UMR 8181 [UCCS]
Lethien, Christophe [Auteur correspondant]
Institut universitaire de France [IUF]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie [RS2E]

Journal title :

Nature Materials

Publisher :

Nature Publishing Group

Publication date :

2024-02-27

ISSN :

1476-1122

English keyword(s) :

Batteries

HAL domain(s) :

Chimie/Chimie inorganique

English abstract : [en]

Fast charging is a critical concern for the next generation of electrochemical energy storage devices, driving extensive research on new electrode materials for electrochemical capacitors and micro-supercapacitors. Here ...
Show more >Fast charging is a critical concern for the next generation of electrochemical energy storage devices, driving extensive research on new electrode materials for electrochemical capacitors and micro-supercapacitors. Here we introduce a significant advance in producing thick ruthenium nitride pseudocapacitive films fabricated using a sputter deposition method. These films deliver over 0.8 F cm–2 (~500 F cm–3) with a time constant below 6 s. By utilizing an original electrochemical oxidation process, the volumetric capacitance doubles (1,200 F cm–3) without sacrificing cycling stability. This enables an extended operating potential window up to 0.85 V versus Hg/HgO, resulting in a boost to 3.2 F cm–2 (3,200 F cm–3). Operando X-ray absorption spectroscopy and transmission electron microscopy analyses reveal novel insights into the electrochemical oxidation process. The charge storage mechanism takes advantage of the high electrical conductivity and the morphology of cubic ruthenium nitride and Ru phases in the feather-like core, leading to high electrical conductivity in combination with high capacity. Accordingly, we have developed an analysis that relates capacity to time constant as a means of identifying materials capable of retaining high capacity at high charge/discharge rates.Show less >

Language :

Anglais

Popular science :

Non

ANR Project :

Laboratory of excellency for electrochemical energy storage
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Collections :

• Institut d'Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520

Source :

Harvested from HAL