NiO微米花作为阴极材料的混合超级电容器及其增强的储能性能

本研究通过简单水热法合成NiO微米花/微球阴极材料，探究了六亚甲基四胺(HMTA)用量对形貌及电化学性能的影响。NiO微米花展现出更高比表面积(142.43 m2 g-1)和比容量(661.4 C g-1)，所组装的混合超级电容器(HSC)能量密度达55.4 Wh kg-1，循环4000次后容量保持率>90%，为低成本制备高性能电极材料提供新思路。

　　

Highlight

本研究通过简单水热法分别制备了NiO微米花和微球，其中六亚甲基四胺(HMTA)作为弱碱调节剂。这些NiO微结构具有大比表面积并呈现电池型电化学响应。

Results and discussion

通过SEM表征发现：使用6 mmol HMTA合成的样品呈现花状形貌（图1a-c），花瓣边缘卷曲显示其超薄特性。而3 mmol HMTA制备的样品则为微球结构（图1d-f），表面由纳米片交错构成。BET测试表明微米花比表面积(142.43 m² g^-1)显著高于微球(104.3 m² g^-1)，这为其卓越的电化学性能奠定基础。

电化学测试显示：NiO微米花在1 A g^-1电流密度下展现661.4 C g^-1的比容量，远超微球结构的594.6 C g^-1。组装的NiO微米花//AC混合超级电容器(HSC)实现55.4 Wh kg^-1的能量密度，且4000次循环后容量保持率>90%，展现出优异的循环寿命。

Conclusions

该水热合成法能高效制备具有优异电化学性能的NiO粉末电极材料，此方法可拓展至其他过渡金属氧化物(TMOs)电极材料的制备。微米花结构因其更大的比表面积和介孔结构，为法拉第反应提供了充足活性位点，显著提升了储能性能。