综述：基于NiCo层状双氢氧化物材料的高性能超级电容器应用中的创新与突破：近期进展的全面综述

《Journal of Energy Storage》：Innovations and breakthroughs in NiCo-layered double hydroxide-based materials for high-performance supercapacitor applications: A comprehensive review of recent advancements

NiCo-LDH通过层状结构实现离子高效存储，但导电性差和结构不稳定制约其实际应用。本文系统综述了NiCo-LDH的合成方法、结构调控策略（成分/形貌优化、层间离子/分子掺杂）及复合改性技术（碳基材料、导电聚合物复合），揭示了金属协同效应和缺陷工程对提升比电容（达2104 F/g）、循环稳定性及功率密度的作用机制，并探讨了未来在柔性器件和全固态储能中的应用潜力。

　　在当今全球能源转型的背景下，寻求高效、可持续的储能技术成为实现“碳中和”与“碳达峰”战略目标的关键途径。其中，超级电容器因其高功率密度、长循环寿命以及快速充放电能力，受到了广泛关注。然而，其能量密度的局限性使得在需要长时间储能的应用场景中，仍存在一定的技术瓶颈。因此，开发高性能的电极材料成为提升超级电容器整体性能的重要研究方向。

镍-钴氢氧化物（NiCo-LDH）作为一种具有层状结构的材料，展现出优异的电化学性能，使其成为超级电容器的理想电极材料之一。NiCo-LDH的层状结构能够促进离子的嵌入与脱嵌，而镍和钴作为双金属过渡元素，能够在相似的电化学势窗口内提供丰富的氧化还原反应以及协同效应，从而提升其理论比电容。然而，原始NiCo-LDH材料在实际应用中仍面临诸多挑战，如固有导电性差、纳米片团聚等问题，导致其实际比电容远低于理论值，同时其倍率性能和长期循环稳定性也未能达到理想水平。

为了解决这些问题，研究者们提出了多种改性策略，以提升NiCo-LDH的电化学性能。这些策略主要包括活性金属离子调控、层间离子/分子调制以及形貌/结构工程等。通过这些方法，不仅可以优化材料的结构稳定性，还能引入更多的晶格缺陷和活性位点，从而提升电荷转移能力与氧化还原活性。此外，通过将NiCo-LDH与其他功能材料（如碳基材料、导电聚合物等）复合，构建多组分纳米复合材料，进一步增强了其导电性与结构稳定性，从而实现了更高效的电荷存储与传输性能。

在NiCo-LDH的合成方法方面，研究者们采用了多种手段，包括共沉淀法、水热/溶剂热合成法以及电沉积技术等。这些方法不仅能够实现对NiCo-LDH结构的精确调控，还能有效控制其组成与层间离子的交换，为后续的性能优化提供了基础。随着研究的深入，NiCo-LDH及其复合材料在超级电容器中的应用也日益广泛，相关研究论文数量显著增加，表明该领域正在快速发展。

NiCo-LDH作为一种双金属氢氧化物，其独特的层状结构使得其在电化学性能方面具有显著优势。与单一金属组成的氢氧化物相比，如NiAl-LDH或CoZn-LDH，NiCo-LDH能够通过多种金属离子的协同作用，优化氧化还原反应路径，从而提升其比电容与循环稳定性。此外，Ni和Co的相似电化学势窗口使得它们能够同时参与氧化还原反应，进一步增强了材料的电化学活性。

近年来，研究者们进一步探索了通过引入第三种金属元素（如Al）或与石墨烯、导电聚合物等材料复合，以提升NiCo-LDH的电化学性能。这些策略不仅改善了材料的导电性，还增强了其机械稳定性，使其在实际应用中更具竞争力。通过这些方法，NiCo-LDH的比电容和倍率性能得到了显著提升，同时其循环稳定性也得到了有效改善。

尽管NiCo-LDH在超级电容器中的应用前景广阔，但仍存在一些关键挑战需要解决。例如，在电极制备过程中，层状结构容易发生团聚，导致有效比表面积减少，从而影响其与电解质的接触面积，阻碍氧化还原反应的充分进行。此外，NiCo-LDH的固有导电性较差，限制了电子的快速传输，影响了超级电容器的充放电速率和功率密度。在长期电化学循环过程中，材料的结构可能会发生降解，导致循环稳定性下降，影响其使用寿命。

为了应对这些挑战，研究者们提出了多种创新性的改性策略。这些策略不仅能够优化材料的结构和组成，还能通过引入不同的功能材料，提升其整体性能。例如，通过精确调控Ni/Co的比例，可以有效利用多种金属离子之间的协同效应，从而提升材料的电化学性能。此外，通过引入第三种金属元素，如Al，可以增强材料的导电性与结构稳定性，进一步提升其在超级电容器中的应用潜力。

在NiCo-LDH的合成过程中，研究者们不断优化合成方法，以提高材料的纯度与结构稳定性。共沉淀法、水热/溶剂热合成法以及电沉积技术等方法，均能够实现对NiCo-LDH结构的精确调控。通过这些方法，可以有效控制金属离子的组成比例以及层间离子的交换，从而提升材料的电化学性能。此外，研究者们还探索了通过后处理方法，如控制煅烧或硫化/硒化，将NiCo-LDH转化为导电性更高的衍生材料，如镍-钴氧化物、硫化物或硒化物等。这些材料不仅保留了原始材料的多孔结构特征，还显著提升了导电性与结构稳定性，从而实现了更高效的电荷存储与传输性能。

在材料改性方面，研究者们还尝试了将NiCo-LDH与碳基材料（如石墨烯、碳纳米管等）复合，构建多组分纳米复合材料。这种复合策略不仅能够有效提升材料的导电性，还能增强其结构稳定性，从而提升其在超级电容器中的应用潜力。此外，通过构建异质界面，可以诱导界面电子效应，进一步提升复合材料的电荷存储能力、倍率性能和循环稳定性。

综上所述，NiCo-LDH作为一种具有层状结构的氢氧化物，其在超级电容器中的应用前景广阔。通过优化其组成与结构，以及与其他功能材料复合，可以有效提升其电化学性能。然而，仍然存在一些关键挑战需要解决，如材料的固有导电性差、结构稳定性不足以及团聚问题等。因此，进一步研究NiCo-LDH的改性策略，以及探索其在超级电容器中的应用潜力，对于推动高性能储能材料的发展具有重要意义。