近日，国际著名期刊《纳米尺度》（Nanoscale）刊发中心题为“Bio-inspired nano-engineering of an ultrahigh loading 3D hierarchical Ni@NiCo₂S₄/Ni₃S₂ electrode for high energy density supercapacitors”的文章。中心硕士研究生唐通同学为论文第一作者，中心主任米立伟教授为通讯作者，中原工学院为第一单位。

超级电容器的能量密度低是限制其大规模应用的主要因素，改进电极中活性材料的负载量有望提升超级电容器的储能性能。但是，超级电容器的负载量和电化学性能却相互制约着。为此，中心利用泡沫镍原位生长技术，将NiCo₂S₄/Ni₃S₂复合材料构筑在泡沫镍的表面。纳米线阵列和刺球状微米球协调互补，构建了三维有序的分等级结构，并成功实现了电极中活性材料的高负载量（10.33 mg cm^-2），该电极材料在10.33 mA cm^-2电流密度下，面积比容量能达到16.90 F cm^-2。其与活性炭电极组装的超级电容器器件在5.17 mA cm^-2电流密度下，面积比容量高达1.17 F cm^-2，并展现出高的能量密度（4.69 W h m^-2）。该材料的结构设计主要体现在：（1）纳米线组装作为结构单元的三维有序分等级结构提供了大的液接界面；（2）纳米线有效缩短了电子传输路径，再加上三维高导电骨架，共同赋予了该材料卓越的倍率性能；（3）分等级结构之间的孔隙为材料体积形变提供了空间，有效提升了电极材料的循环性能。该工作为制备超级电容器高负载、高性能的电极材料提供了一种方法，对纳米材料的结构设计提供了参考。

该工作得到了国家基金委、河南省科技厅、河南省教育厅等项目的支持。

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/nr/c8nr09754b#!divAbstract