Low-cost micro-supercapacitors using porous Ni/MnO2 entangled pillars and Na-based ionic liquids
- Others:
- Équipe Nano-ingénierie et intégration des oxydes métalliques et de leurs interfaces (LAAS-NEO) ; Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS) ; Université Toulouse Capitole (UT Capitole) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J) ; Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J) ; Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)
- Université de Montréal (UdeM)
- Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM) ; Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS) ; Université Toulouse Capitole (UT Capitole) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J) ; Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J) ; Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)
- Institut Carnot Chimie Balard Cirimat ; Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM) ; Université de Montpellier (UM)
- Centre de microcaractérisation Raimond Castaing (Centre Castaing) ; Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)
- Énergie Matériaux Télécommunications - INRS (EMT-INRS) ; Institut National de la Recherche Scientifique [Québec] (INRS)-Université du Québec à Montréal = University of Québec in Montréal (UQAM)
- Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS) ; Université Toulouse Capitole (UT Capitole) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J) ; Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)
- European Project: 771793,H2020,ERC-2017-COG,ERC 3D-CAP(2018)
- European Project: 101069259,ERC 3D-AP
Description
The enhanced areal energy of three-dimensional (3D) micro-supercapacitors has made these miniaturized energy-storage components increasingly important at the dawn of the Internet of Things. Although ultrahigh-capacitances have been obtained with Ru-based pseudocapacitive materials, their substitution with abundant non-noble transition metals is a key requirement to reduce the price of electrochemical micro-storage systems and enable long-term sustainability. Here we report a cost-effective and industrially feasible approach to realize 3D microsupercapacitors based on highly porous scaffolds of Ni/MnO2. These low-price electrodes exhibit a huge areal capacitance exceeding 4 F cm-2 and excellent cycling stability. In addition, extended cell voltages up to 2.6 V with areal energy of 1159 mJ cm-2 (i.e. 0.3 mWh cm-2) and high power of 11.1 mW cm-2 were achieved using innovative Na-based ionogel electrolytes. We also show a novel micro-supercapacitor design based on entangled porous Ni/MnO2 pillars, combining both energy and power ability on a small footprint area.
Additional details
- URL
- https://laas.hal.science/hal-04224179
- URN
- urn:oai:HAL:hal-04224179v1
- Origin repository
- UNICA