BiOBr-NiCo2S4复合材料的宽电位窗口设计及其在碱性超级电容器中的高能量密度应用

本文报道了一种通过水热/溶剂热法制备的BiOBr-NiCo2S4复合材料，其独特的能带结构和协同效应使其在-1.2~0.4 V（vs. SCE）宽电位窗口下展现1280 C g-1的高比容量。组装的对称液态电容器（1.4 V工作电压）在0.7 kW kg-1功率密度下实现40.25 Wh kg-1的能量密度，为高能量密度超级电容器（supercapacitor）电极材料设计提供了新思路。

　　

Highlight

本研究通过多步水热/溶剂热反应制备了花状BiOBr-NiCo₂S₄复合材料，其独特的无带隙特性和费米能级附近的高电子态密度（DOS）使其成为超级电容器的理想候选材料。得益于BiOBr与NiCo₂S₄的协同作用，该复合材料在2 M KOH电解液中展现出-1.2~0.4 V（vs. SCE）的超宽工作窗口，比容量高达1280 C g^-1，且在高电流密度下仍保持优异性能。

Material characterization

X射线衍射（XRD）分析显示（图1a），BiOBr呈标准四方相（JCPDS 73-2061），而NiCo₂S₄在2θ=31.65°、38.11°和55.15°处出现立方相特征峰（JCPDS 20-0782）。复合材料中两者特征峰共存，证实成功构建异质结构。扫描电镜（SEM）显示该材料具有分级花状形貌，比表面积显著提升，为电荷存储提供丰富活性位点。

Conclusion

BiOBr-NiCo₂S₄复合材料通过能带工程和界面协同效应，实现了宽电位窗口与高比容量的完美平衡。组装的对称电容器在1.4 V工作电压下能量密度突破40 Wh kg^-1，功率密度达14 kW kg^-1时仍保持14 Wh kg^-1，为开发新一代高能量密度储能器件提供了重要参考。