為了滿足現代數字通信、混合動力汽車等日益增長的需求，設計高功率和能量密度的超級電容器電極材料是非常必要的。近年來，各種過渡金屬(氫氧或羥基)碳酸鹽(MHCs)由于具有高比容、價態豐富、成本低，環境友好等優點，被廣泛開發為超級電容器的電極材料，但是，納米尺寸的碳酸鹽顆粒很容易凝聚成更大的團簇，導致活性材料只能部分利用，且碳酸鹽導電性差，導致其倍率性能和循環穩定性較差。

為了解決上述問題，我?；瘜W與材料工程學院王舜教授/張青程副教授團隊利用三維多孔泡沫鎳作為導電基底，在其基底上構建核殼金屬硫化物@金屬碳酸鹽異質結構以此來解決上述問題。該工作采用交聯的NiCo2S4納米線將NiCo碳酸鹽(NiCo-HCs)多面體緊密串在一起，形成了類似糖葫蘆狀的NiCo2S4@HCs核殼異質結構，該結構不僅具有豐富的擴散通道和良好的結構穩定性，而且由于兩組分之間的強界面相互作用，在整個電極中表現出更高效的電子轉移，從而表現出很好的超級電容器性能。

【文章要點】

要點一：

NiCo2S4@HCs核殼異質結顯示出超高的比電容(3178.2 F/g在1 A/g)，顯著的倍率能力2179.3 F/g (30 A/g)以及突出的循環穩定性(5000循環后電容保留率為95.9%)，此外，組裝的NiCo2S4@HCs//AC非對稱超級電容器在功率密度為847 W/kg時，具有69.6 W h/kg的高能量密度和極佳的循環穩定性，循環10000次后，電容保留率為90.2%。

要點二：

目前，對于金屬碳酸鹽化合物的儲能機理尚不清楚，該工作通過對NiCo(HCO3)2的充放電過程進行了XRD與Raman的分析，結果證明了該材料的儲能機理，如下所示：

要點三：

DFT計算表明，這種合理的設計使NiCo2S4與NiCo(HCO3)2之間產生了強烈的界面相互作用。 這不僅有利于電子轉移和離子吸附/解吸過程，而且大大增加了電活性位點，防止了電極材料的結構退化，大大提升了材料的電化學性能。

這一研究結果以“ Design of Cross-linked NiCo2S4 Nanowires Bridged NiCo-Hydrocarbonate Polyhedrons for High-Performance Asymmetric Supercapacitor” 為題發表在國際權威期刊《Advanced Functional Material》上，我校為第一通訊單位，化學與材料工程學院2018級研究生趙俊平和王亞輝為文章的共同第一作者，我校王舜教授和張青程副教授以及德國伊爾梅瑙理工大學雷勇教授為本文的共同通訊作者。該工作受到國家自然科學基金項目（21706196和21905208）、浙江省自然科學基金項目（LZ20E010001）和浙江省高水平人才專項支持計劃（2019R52042）的支持。

【文章鏈接】

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

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