探索赝电容钙钛矿氧化物La-Ni-Co-O负极材料的插层机制及其在锂离子电容器和锂基双离子电池中的应用

来自国内的研究人员通过共沉淀法合成了不同比例的La基钙钛矿氧化物La-Ni-Co-O，系统研究了其作为锂离子存储负极的插层机制与电化学性能。研究发现LNCO(1:3)/LO复合材料展现出优异的倍率性能（294.9–189.3 mAh g?1/0.1–3.2 A g?1）和循环稳定性（146%保持率/1000圈/2 A g?1），并通过ex situ XRD/XPS揭示了Ni/Co电活性位点的插层机制。该材料首次成功应用于LNCO//AC锂离子电容器和LNCO//石墨双离子电池体系，展现出广阔的应用前景。

　　

本研究采用共沉淀法以金属硝酸盐为前驱体，合成了不同比例的镧基钙钛矿氧化物La-Ni-Co-O。X射线衍射（XRD）结果证实成功制备出钙钛矿氧化物与氧化镧的复合物（记为LNCO/LO）。电化学测试表明，当La与Ni-Co比例为1:3时，LNCO/LO复合材料表现出最优性能：在0.1-3.2 A g^?1电流密度下容量达294.9–189.3 mAh g^?1，在2 A g^?1大电流下经过1000次循环仍保持146%的容量保留率。

通过非原位（ex situ）XRD和X射线光电子能谱（XPS）分析发现，LNCO(1:3)/LO电极中镍（Ni）和钴（Co）电活性位点通过插层机制（insertion mechanism）实现锂离子存储。此外，氧化镧（La₂O₃）在体系中起到支撑和填充作用。电化学动力学分析表明，该材料的储能行为主要受赝电容（pseudocapacitor）控制，且随着扫描速率增加，赝电容贡献比例显著提升。

值得关注的是，该研究首次将最优比例的钙钛矿材料LNCO(1:3)/LO成功应用于两种新型储能体系：LNCO//活性炭（AC）锂离子电容器（LICs）以及LNCO//石墨（KS6）锂基双离子电池（Li-DIBs）。研究发现这两个体系均展现出卓越的电化学性能，证明钙钛矿材料在先进锂离子存储领域具有广阔的应用前景。