1. Asymmetric micro-supercapacitors based on electrodeposited Ruo2 and sputtered VN films
- Author
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Christophe Lethien, Thierry Brousse, Kevin Robert, Bouchra Asbani, Pascal Roussel, Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA), Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL), Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E), Université de Nantes (UN)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA), Circuits Systèmes Applications des Micro-ondes - IEMN (CSAM - IEMN ), Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL)-Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA), Unité de Catalyse et Chimie du Solide - UMR 8181 (UCCS), Université d'Artois (UA)-Centrale Lille-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Matériaux Jean Rouxel (IMN), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), This research benefitted from the financial support of the ANR within the DENSSCAPIO project (ANR-17-CE05–0015–02). The authors would also like to thank the ANR STORE-EX and the RS2E for their financial support. The RENATECH network receives our utmost gratitude. Chevreul Institute (CNRS FR 2638), Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche, Région Hauts de France and FEDER are acknowledged for supporting and funding XRD facilities., RS2E, Renatech Network, CMNF, ANR-17-CE05-0015,DENSSCAPIO,Supercondensateurs nanostructurés tout-solides pour stockage d'énergie plus dense et plus sûr(2017), ANR-10-LABX-0076,STORE-EX,Laboratory of excellency for electrochemical energy storage(2010), Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Université de Nantes (UN)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM), Centrale Lille Institut (CLIL)-Université d'Artois (UA)-Centrale Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille, Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN), Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA)-Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA), CNRS, Centrale Lille, ENSCL, ISEN, Institut Catholique Lille, Univ. Artois, Univ. Valenciennes, Université de Lille, Institut d'Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520, and Unité de Catalyse et Chimie du Solide (UCCS) - UMR 8181
- Subjects
Materials science ,Vanadium nitride ,Energy Engineering and Power Technology ,02 engineering and technology ,010402 general chemistry ,01 natural sciences ,7. Clean energy ,Capacitance ,Ruthenium oxide ,vanadium nitride ,chemistry.chemical_compound ,asymmetric micro-supercapacitors ,Sputtering ,General Materials Science ,Thin film ,Electrochemical potential ,Power density ,Supercapacitor ,Renewable Energy, Sustainability and the Environment ,business.industry ,[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power ,hydrous ruthenium oxide ,[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry ,021001 nanoscience & nanotechnology ,0104 chemical sciences ,thin films ,chemistry ,electrodeposition ,[PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci] ,Optoelectronics ,sputtering ,0210 nano-technology ,business - Abstract
International audience; Research on micro-supercapacitors remains one of the most important activities in the area of electrochemical energy storage for powering smart and miniaturized electronic devices. Here we design an asymmetric micro-supercapacitor (A-MSC) combining sputtered vanadium nitride film (VN) and electrodeposited hydrous ruthenium oxide (hRuO2) film. Taking advantage of their complementary electrochemical potential windows in 1 M KOH electrolyte, the A-MSC achieves a cell voltage up to 1.15 V, associated to high specific capacitance values for the device (≈ 100 mF cm−2). The energy density of this asymmetric VN / hRuO2 micro-supercapacitor reaches 20 µWh cm−2 at a power density of 3 mW cm−2. Taking benefit from the asymmetric configuration, a 5-fold enhancement factor in energy density is demonstrated for the VN / hRuO2 asymmetric micro-supercapacitor as compared to symmetric VN / VN and hRuO2 / hRuO2 microdevices.
- Published
- 2021
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