CoFe-LDH@CCHH杂化电极的优化氧化还原活性与协同结构设计助力高性能固态超级电容器

为提升超级电容器(SCs)的储能性能，研究人员通过一步水热法合成FeCo-LDH@CCHH杂化电极材料，结合层状双氢氧化物(LDHs)和钴碳酸盐氢氧化物水合物(CCHH)的优势，实现9296 mF cm?2 的超高面积比电容和118.86 μWh cm?2 的能量密度，为下一代固态储能器件开发提供新策略。

　　

随着全球能源需求激增和化石燃料枯竭，开发高效环保的储能系统成为当务之急。超级电容器(SCs)因其高功率密度、长循环寿命和环境友好特性备受关注，但其能量密度远低于电池，限制了实际应用。这一瓶颈的核心在于电极材料的性能不足——传统过渡金属材料如FeOOH虽具有丰富价态和氧化还原活性，却受限于低电导率(～10^?5
S cm^?1
)和结构不稳定；而新兴的钴碳酸盐氢氧化物水合物(CCHH)虽具备优异亲水性和高比表面积，其理论性能仍未充分释放。

针对这一挑战，研究人员通过创新性设计将FeCo层状双氢氧化物(LDH)与CCHH杂化，利用LDHs独特的层间CO₃
^2?
插层结构和双金属协同效应，结合CCHH的快速离子传输通道，构建了具有纳米线/纳米片混合形貌的FeCo-LDH@CCHH杂化电极。该工作发表在《Journal of Energy Storage》上，展示了这一材料在固态超级电容器中的突破性表现。

研究采用水热合成法直接在镍泡沫基底上生长活性材料，通过XRD、FESEM、XPS等技术表征材料结构，并系统测试了电化学性能。关键发现包括：1）合成部分：通过调控Co²⁺
/Fe³⁺
比例和尿素水解条件，实现材料形貌与组成的精准控制；2）结构表征：证实杂化材料中LDHs的层状结构与CCHH的纳米线交织形成三维导电网络；3）性能测试：在5 mA cm^?2
电流密度下获得9296 mF cm^?2
的超高面积比电容，组装的非对称全固态超级电容器(ASC)展现出118.86 μWh cm^?2
的能量密度和4000次循环后127%的容量保持率。

结论部分强调，该研究通过LDH与CCHH的分子级杂化，同时解决了导电性、活性位点暴露和结构稳定性三大难题。其创新点在于：1）首创FeCo-LDH@CCHH异质结构设计，通过CO₃
^2?
插层增强离子扩散；2）省略传统聚合物粘结剂，直接生长活性材料提升界面接触；3）实现127%的循环后容量提升，揭示材料活化新机制。这项工作为过渡金属基电极材料的性能优化提供了普适性策略，推动固态储能器件向高性能、低成本方向发展。