高性能超级电容器中层级结构NiCoS@NiOOH的自激活形成机制与性能研究

本研究通过水热法在泡沫镍(NF)上原位合成镍钴双金属硫化物(NiCoS)，并经过1000次恒电流循环自激活获得NiCoS@NiOOH/NF电极。该材料因相变引入高比电容物种和形貌重构产生的额外活性位点，使面积比电容从4.00 F/cm2提升至16.56 F/cm2（质量比电容达4676.94 F/g）。组装的非对称超级电容器(ASC)在4.13 mW/cm2功率密度下展现1.60 mWh/cm2的超高能量密度，6000次循环后容量保持率达92.2%，为高性能储能器件开发提供新思路。

　　

Highlight

材料

本实验所用试剂均为分析纯，包括六水合氯化镍(NiCl₂-6H₂O, 99%)、六水合氯化钴(CoCl₂-6H₂O, 99%)和硫脲((NH₂)₂CS, 99%)。

Ni-S/NF、Co-S/NF、NiCoS/NF及NiCoS@NiOOH/NF电极材料的制备

首先将泡沫镍(31.5 mg/cm²，厚度1.5 mm)裁剪为直径12 mm的圆片(面积1.13 cm²)，经10%盐酸浸泡30分钟去除酸溶性杂质后，依次用去离子水和无水乙醇超声清洗。

形貌与结构表征

图1展示了NiCoS/NF和NiCoS@NiOOH/NF的合成路径。水热反应阶段，氯化镍和氯化钴作为金属离子源，硫脲在高温下分解产生H₂S并进一步解离为S^2-。泡沫镍既作为载体提供反应活性位点，又作为还原剂参与氧化还原反应。Ni₃S₂中的硫元素...

结论

本研究通过简易一步水热法在泡沫镍上原位合成均匀分布的镍钴硫化物纳米片。Ni₃S₂与Co₉S₈形成的异质结构增强了材料稳定性和电化学性能。表征分析表明，自激活过程诱导了Ni₃S₂向NiOOH的相变，同时伴随形貌演化...