分层结构的NiO/NiCo2O4中空多孔球体，用于高效全固态混合伪电容器

《ACS Applied Electronic Materials》：Hierarchical NiO/NiCo2O4 Hollow Fuzzy Balls for High-Efficiency All-Solid-State Hybrid Pseudocapacitors

全固态混合伪电容器件采用表面活性剂辅助的NiO/NiCo?O?多孔微球结构，其高比表面积（88 m2/g）和双模孔道（0.31 cm3/g）显著提升离子扩散效率，实现22 Wh/kg能量密度和4957 W/kg功率密度，循环稳定性达14,000次。

　　

随着全球能源消耗需求的不断增长，迫切需要开发出可扩展、高效且性能优异的储能系统，这些系统应具备高功率输出能力，以适应长时间循环使用的条件。本文采用了一种阳离子表面活性剂辅助的合成策略，制备出了具有分层多孔结构（类似毛球状）的NiO/NiCo₂O₄材料。该材料具有较大的比表面积（88 m² g^–1）和双峰孔隙体积（0.31 cm³ g^–1），适用于全固态混合赝电容器（ASSHPC）的构建。NiO/NiCo₂O₄材料的独特微观结构和电化学性能使其成为理想的正极材料：其优异的氧化还原可逆性、丰富的活性位点、几乎无电位损失、高效的法拉第电荷存储能力、较低的扩散阻抗（0.22 Ω）和电荷传输阻抗（0.46 Ω），以及其在多孔结构中高效的OH^–离子扩散特性，使其能够与PVA–KOH电解质隔膜和N-rGO负极材料共同组成ASSHPC器件。实验结果表明，这种ASSHPC器件表现出优异的赝电容存储性能，包括表面效应与扩散效应的协同作用、在高电流运行下的低欧姆电位损失、良好的比容量和速率适应性、较高的Ragone效率（最大能量密度为22 Wh kg^–1、比功率为4957 W kg^–1），并且在经过14,000次充放电循环后仍保持98.8%的比容量。ASSHPC的优异性能主要归功于Ni和Co基氧化物在多孔结构中提供的丰富活性位点，这些位点促进了电解质的快速扩散；同时，N-rGO的高电子导电性和PVA–KOH聚合物凝胶电解质的高离子渗透性进一步提升了整体电荷存储能力。本研究为开发高效、耐用的赝电容器正极材料奠定了基础，这些材料有望应用于下一代便携式电子设备中。