過(guò)渡金屬化合物通過(guò)可逆法拉第反應(yīng)儲(chǔ)能，可提供高于碳材料10~100倍的比容量，被認(rèn)為是極具發(fā)展前途的電極材料。其中，Ni、Co的氫氧化物作為電池型電極材料，具有較高的理論比容量，且其原料來(lái)源廣、合成方法簡(jiǎn)單，近年來(lái)被廣泛研究。
中科院過(guò)程所胡超權(quán)研究小組通過(guò)簡(jiǎn)單水熱法一步合成了均勻的超薄六角鈷鎳雙金屬氫氧化物納米片（Co0.32Ni0.68(OH)2）（圖1a）。將其與活性炭組裝成非對(duì)稱超級(jí)電容器，展現(xiàn)出優(yōu)異的性能（圖1b）。
圖1. Co0.32Ni0.68(OH)2的(a) SEM圖和 (b) 電化學(xué)應(yīng)用性能 作者探討了Co/Ni比例對(duì)材料結(jié)構(gòu)特性及電化學(xué)應(yīng)用性能的影響，如圖2所示，Ni比例增加，材料粒徑和厚度都減小，得到具有較大層間距和孔徑的超薄納米片。 圖2 (a) Co(OH)2, (b) Co0.55Ni0.45(OH)2, (c) Co0.32Ni0.68(OH)2的TEM圖, (d) Co0.55Ni0.45(OH)2, (e) Co0.32Ni0.68(OH)2的EDS面掃描圖, Co0.32Ni0.68(OH)2的(f) HRTEM圖 和 (內(nèi)部圖) 對(duì)應(yīng)的 SAED 圖 DFT理論計(jì)算（圖3）表明，Ni比例增加能極大減小能帶寬度，更有利于提高載流子濃度，進(jìn)而提升導(dǎo)電性。 圖3 (a) Co(OH)2, (b) Co0.55Ni0.45(OH)2 和 (c) Co0.32Ni0.68(OH)2的DOS圖 Co0.32Ni0.68(OH)2超薄二維納米片表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，其比容量 (1021.96 C/g, 0.5 A/g) 相較于Co(OH)2 (83.23 C/g) 提高約12倍（圖4a）。將其組裝成非對(duì)稱超級(jí)電容器，在1.68 kW/kg功率密度下能量密度達(dá)到54.97 W h/kg，并且在32.66 kW/kg的功率密度下仍能保持33.52 W h/kg的高能量密度。作者還以電化學(xué)原位紅外裝置（圖4b）直觀觀測(cè)了Co0.32Ni0.68(OH)2在充放電過(guò)程中可逆的變化（結(jié)果如圖4c所示）。該研究不但提供了一種簡(jiǎn)單的高性能NiCo基電極材料的合成方法，還為NiCo基材料性能提升及儲(chǔ)能增強(qiáng)機(jī)制的研究提供了參考。 圖4 (a) Co(OH)2, Co0.55Ni0.45(OH)2, 和Co0.32Ni0.68(OH)2 在 0.5–10 A/g下的比容量, (b) 電化學(xué)原位紅外裝置示意圖和 (c) Co0.32Ni0.68(OH)2 在充放電過(guò)程中的原位紅外圖 論文信息 Cobalt-Nickel Ultrathin Hexagonal Nanosheets for High-performance Asymmetric Supercapacitors Dr. Xuebing Xu, Dr. Yang Song, Dr. Chaoquan Hu, Dr. Mingyuan Shao, Dr. Chang Li ChemElectroChem DOI: 10.1002/celc.202300023
