基于硫空位调控与中空氮硫共掺碳球负载硫化物的高性能混合超级电容器研究

本研究针对混合超级电容器电极材料协同构建的难题，报道了通过硼氢化钠介导的化学还原策略在空心氮硫共掺杂碳（HNSC）球上锚定富硫空位CoS（V-CoS）纳米颗粒，以及通过溶剂热法合成Fe3S4/FeS2/HNSC复合材料。V-CoS/HNSC正极在1 A g?1下展现537.8 C g?1的高比容量，15 A g?1循环10000次后容量保持率达96.3%；Fe3S4/FeS2/HNSC负极在相同条件下电容保持率为98.9%。组装的混合超级电容器能量密度达78.4 Wh kg?1（功率密度950.3 W kg?1），10000次循环后电容衰减仅8.8%，为空位调控和复合结构设计提升储能性能提供了新策略。

　　

混合超级电容器的性能主要取决于其正极和负极材料的电化学特性，然而高性能电极材料的协同构建仍面临挑战。本研究通过硼氢化钠介导的化学还原策略，将富含硫空位的硫化钴（V-CoS）纳米颗粒均匀锚定在中空氮硫共掺杂碳（HNSC）球表面。HNSC的中空多孔结构与硫空位的引入协同增强了CoS的电化学性能：V-CoS/HNSC复合材料在1 A g^?1电流密度下实现了537.8 C g^?1的高比容量，且在15 A g^?1下经过10,000次循环后仍保持96.3%的容量，展现出卓越的循环稳定性。

随后，通过一步溶剂热法在HNSC上均匀生长了Fe₃S₄/FeS₂纳米颗粒。Fe₃S₄/FeS₂/HNSC在1 A g^?1下的比电容达到443.2 F g^?1，并在15 A g^?1下经历10,000次循环后仍保留98.9%的初始电容。

特别值得注意的是，以V-CoS/HNSC作为正极、Fe₃S₄/FeS₂/HNSC作为负极构建的混合超级电容器，提供了高达78.4 Wh kg^?1的能量密度（对应功率密度为950.3 W kg^?1）。在10 A g^?1下进行10,000次充放电循环后，其比电容衰减率仅为8.8%。这些结果突显了空位调控与复合结构优化在提升混合超级电容器储能性能方面的巨大潜力。