碳纳米管/Ni(OH)2 纳米复合透明薄膜的制备及其在碱性电池中的高性能应用

研究人员针对Ni(OH)2 材料导电性差、循环稳定性不足等问题，通过聚醇法合成MWCNT/Ni(OH)2 纳米复合材料，并采用液-液界面成膜技术（LLIR）制备透明薄膜。该薄膜在碱性电解液中展现出105 mA h g?1 的高比容量和74%的2000次循环稳定性，为高功率储能器件开发提供了新思路。

　　

随着可再生能源的快速发展，如何高效存储间歇性能源成为关键挑战。尽管锂离子电池(LIBs)占据主导地位，但其安全性和锂资源限制促使科学家探索替代方案。碱性镍锌电池(ANZBs)因使用环保水溶液电解液和1.6-1.7V高放电电压备受关注，但其核心阴极材料Ni(OH)₂
存在导电性差、大电流下容量衰减快等瓶颈。

巴西研究团队在《Synthetic Metals》发表的研究中，创新性地将多壁碳纳米管(MWCNT)与Ni(OH)₂
复合，通过改良聚醇法合成纳米材料，并采用液-液界面成膜技术(LLIR)制备出厚度仅111±28 nm的透明薄膜。该薄膜在1 mol L^?1
NaOH电解液中展现出卓越性能：α相Ni(OH)₂
纳米颗粒(10-20 nm)比对照组(50-80 nm)更细小均匀，在2.8 A g^?1
电流密度下实现105 mA h g^?1
比容量，56 A g^?1
超高倍率下仍保持40 mA h g^?1
。更值得注意的是，在14 A g^?1
下循环2000次后容量保持率达74%，显著优于对照组的65%（8.2 A g^?1
）。

关键技术包括：1）改良聚醇法原位合成MWCNT/Ni(OH)₂
纳米复合材料；2）LLIR技术制备自支撑薄膜；3）XRD、TEM等表征α相结构；4）三电极体系测试电化学性能。

【材料与方法】
使用镍乙酸前驱体和MWCNT（直径9.5 nm）通过聚醇法合成复合材料，LLIR技术在水/甲苯界面形成薄膜。

【结果与讨论】
XRD证实α-Ni(OH)₂
特征峰（d=0.897 nm），MWCNT使颗粒尺寸减小80%。TEM显示纳米颗粒均匀分散在MWCNT网络，薄膜透光率达86.3%（550 nm）。电化学测试显示复合材料电荷转移电阻降低，倍率性能提升3倍。

【结论】
该研究通过MWCNT的成核效应和导电网络构建，同时解决Ni(OH)₂
的导电性与结构稳定性难题。111 nm超薄薄膜兼具高透光性和储能性能，为柔性电子器件和透明电池开发提供新范式，推动绿色能源存储技术发展。