基于分层组装的氢化硼烯/钴镍化合物的水合氢氧化锂化学体系，用于可充电高性能超级电容器

《Advanced Energy Materials》：Aqueous Lithium Hydroxide Chemistry Based on Hierarchically Assembled Hydrogenated Borophene/Cobalt-Nickel Compounds for Rechargeable High-Performance Supercapattery

氢化石烯/CoNi合金复合材料（HB/CoNiC）通过电化学-电泳沉积法合成，有效提升了LiOH在双盐水溶液中的电化学性能。其高比电容（1102 F g?1）源于锂化与质子化反应的协同伪电容效应，能量密度达112.5 Wh kg?1，循环稳定性优异（10000次后电容保持率95.7%）。研究揭示了缺氧位点的氧非键态作为关键氧化还原位点，促进LiOH在水电解质中的高效可逆反应。

　　

摘要

氢氧化锂（LiOH）因其化学稳定性而备受关注，是实现安全高效电化学储能的有前景的材料。虽然水驱动的质子化过程对LiOH的化学反应至关重要，但其在水溶液中的反应机制仍不明确。本文通过电化学-电泳沉积法制备了一种分层结构的氢化硼烯/钴镍化合物（HB/CoNiC），以研究其在水溶液中的化学行为。可还原的HB通过电泳沉积后，在部分还原的CoNi合金纳米颗粒附近形成了未配位的氧原子。在含有双盐的水溶液中，HB/CoNiC在1 A g^?1的电流密度下表现出1102 F g^?1的显著提高的比电容，相比CoNiOOH提高了250%，这得益于锂化和质子化反应所产生的伪电容效应。此外，基于HB/CoNiC的超级电容器在40 kW kg^?1的功率密度下具有112.5 Wh kg^?1的极高能量密度，并且在20 A g^?1的电流密度下经过10,000次循环后仍保持95.7%的电容保持率，性能优于现有的水基储能器件。电化学测量、原位表征和计算结果表明，未配位氧原子中的非键合态在锂化和质子化过程中起到了关键的氧化还原中心作用，从而促进了水溶液中LiOH的高效且可逆的反应。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

本研究的数据可应合理要求向通讯作者索取。