我院王舜教授、张青程副教授在国际权威期刊《Advanced Functional Materials》上发表学术文章

为了满足现代数字通信、混合动力汽车等日益增长的需求，设计高功率和能量密度的超级电容器电极材料是非常必要的。近年来，各种过渡金属(氢氧或羟基)碳酸盐(MHCs)由于具有高比容、价态丰富、成本低，环境友好等优点，被广泛开发为超级电容器的电极材料，但是，纳米尺寸的碳酸盐颗粒很容易凝聚成更大的团簇，导致活性材料只能部分利用，且碳酸盐导电性差，导致其倍率性能和循环稳定性较差。

为了解决上述问题，我院化学与材料工程学院王舜教授/张青程副教授团队利用三维多孔泡沫镍作为导电基底，在其基底上构建核壳金属硫化物@金属碳酸盐异质结构以此来解决上述问题。该工作采用交联的NiCo2S4纳米线将NiCo碳酸盐(NiCo-HCs)多面体紧密串在一起，形成了类似糖葫芦状的NiCo2S4@HCs核壳异质结构，该结构不仅具有丰富的扩散通道和良好的结构稳定性，而且由于两组分之间的强界面相互作用，在整个电极中表现出更高效的电子转移，从而表现出很好的超级电容器性能。

【文章要点】

要点一：

NiCo2S4@HCs核壳异质结显示出超高的比电容(3178.2 F/g在1 A/g)，显著的倍率能力2179.3 F/g (30 A/g)以及突出的循环稳定性(5000循环后电容保留率为95.9%)，此外，组装的NiCo2S4@HCs//AC非对称超级电容器在功率密度为847 W/kg时，具有69.6 W h/kg的高能量密度和极佳的循环稳定性，循环10000次后，电容保留率为90.2%。

要点二：

目前，对于金属碳酸盐化合物的储能机理尚不清楚，该工作通过对NiCo(HCO3)2的充放电过程进行了XRD与Raman的分析，结果证明了该材料的储能机理，如下所示：

要点三：

DFT计算表明，这种合理的设计使NiCo2S4与NiCo(HCO3)2之间产生了强烈的界面相互作用。 这不仅有利于电子转移和离子吸附/解吸过程，而且大大增加了电活性位点，防止了电极材料的结构退化，大大提升了材料的电化学性能。

这一研究结果以“ Design of Cross-linked NiCo2S4 Nanowires Bridged NiCo-Hydrocarbonate Polyhedrons for High-Performance Asymmetric Supercapacitor” 为题发表在国际权威期刊《Advanced Functional Material》上，我校为第一通讯单位，化学与材料工程学院2018级研究生赵俊平和王亚辉为文章的共同第一作者，我校王舜教授和张青程副教授以及德国伊尔梅瑙理工大学雷勇教授为本文的共同通讯作者。该工作受到国家自然科学基金项目（21706196和21905208）、浙江省自然科学基金项目（LZ20E010001）和浙江省高水平人才专项支持计划（2019R52042）的支持。

【文章链接】

“Hierarchical Design of Cross-linked NiCo2S4 Nanowires Bridged NiCo-Hydrocarbonate Polyhedrons for High-Performance Asymmetric Supercapacitor”

https://doi.org/10.1002/adfm.202210238