分级异质界面富集的NiCoP@Ni-Co-S核壳结构设计及其在高性能混合超级电容器中的应用研究

为突破过渡金属磷化物(TMPs)的导电性和循环稳定性瓶颈，研究人员创新性地构建了分级核壳结构NiCoP@Ni-Co-S(NCP@NCS)电极。该研究通过MOF衍生和硫化工艺，实现了512 mAh g-1 的高比容量和92.4%的8000次循环稳定性，所组装的HSCs器件能量密度达79.6 Wh kg-1 ，为高性能储能器件开发提供了新思路。

　　

随着化石能源枯竭和环境问题加剧，开发高效储能系统成为全球科研热点。超级电容器(SCs)因其快速充放电和长循环寿命备受关注，但低能量密度始终制约其商业化进程。特别是混合超级电容器(HSCs)中，传统过渡金属磷化物(TMPs)电极存在导电性差、体积膨胀严重等问题。针对这些挑战，韩国研究人员在《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》发表研究，通过创新设计分级异质界面核壳结构，成功开发出高性能NiCoP@Ni-Co-S(NCP@NCS)电极材料。

研究团队采用三步法关键技术：化学浴沉积制备Ni-Co-草酸盐前驱体，化学气相沉积(CVD)磷化获得NiCoP纳米棒核，再通过MOF辅助溶剂热法构建Ni-Co-S纳米片壳层。这种独特工艺实现了1D纳米棒与2D纳米片的紧密结合，形成三维多孔导电网络。

研究结果显示：形貌表征证实核壳结构成功构建，NCP核直径约200nm，NCS壳层由交错纳米片组成，比表面积达189.6 m²
g^-1
。电化学测试表明，该材料在1 A g^-1
电流密度下展现512 mAh g^-1
的超高比容量，30 A g^-1
大电流下仍保持73.8%的容量，8000次循环后容量保持率92.4%。组装的NCP@NCS//PC-CNTs器件能量密度达79.6 Wh kg^-1
，功率密度807.2 W kg^-1
，性能优于多数报道的HSCs体系。

结论部分强调，该研究通过精确调控异质界面和分级孔隙结构，有效解决了TMPs材料导电性差和体积膨胀的难题。核壳协同效应促进了电子/离子传输，MOF衍生的多孔壳层提供了丰富活性位点。这项工作不仅为设计高性能SC电极提供了新范式，其制备策略还可拓展至其他能源材料体系，对推动清洁能源技术发展具有重要意义。