近日，中心在美国化学会《ACS Applied Materials & Interfaces》上在线发表了题为“Hydrangea-like α-Ni_1/3Co_2/3(OH)₂ Reinforced by Ethyl Carbamate “Rivet” for All-Solid-State Supercapacitors with Outstanding Comprehensive Performance”（氨基甲酸乙酯作为铆钉加固的绣球状α-Ni_1/3Co_2/3(OH)₂用于具有卓越综合性能的全固态超级电容器）的研究成果。中心青年教师卫武涛为第一作者，中心主任米立伟教授为通讯作者，中原工学院为第一完成单位。

能源技术革新对高性能储能器件提出了迫切需求。超级电容器结合了电池和传统电容器的优点，备受研究人员的关注。构建丰富的离子和电子传输通道，提高活性材料的利用率，已成为组装性能优异超级电容器的有效方法。以往的研究试图通过微/纳米制备方法降低浓度极化，利用高导电材料加速电极材料与集电体之间的电子传输。然而，快速氧化还原反应只发生在活性物质表面的这一问题至今仍没有解决方案。解决这一难题的关键是提高电极材料自身的离子和电子导电性。因此，开发一种具有理想离子和电子导电性的新型电极材料具有重要的意义。

针对这一问题，本研究提出了一种新颖的策略，巧妙地构造出具有高自身离子和电子导电性以及优良结构稳定性的独特电极材料。具有分等级结构为绣球状α-Ni_1/3Co_2/3(OH)₂以具有15 nm厚的超薄纳米片作为结构单元。链长为0.63 nm的氨基甲酸乙酯作为铆钉被引入到层间距为0.71 nm的Ni-Co氢氧化物层间，由于氨基甲酸乙酯与Ni-Co氢氧化物层之间形成氢键，导致离子电导率高，结构稳定性好。Ni²⁺和Co²⁺在晶格中的共存提供了多重氧化态，并提高了电子导电性。此外，大比表面积(296 m² g^-1)、高总孔体积(0.40 cm³ g^-1)、大的氢氧化镍层间距，为电化学反应过程中体积形变提供了充足的空间，保证了结构的稳定性，并且暴露了更多的活性位点在电解液中。CNTs的引入在电极材料和集流体之间架起了三维导电桥梁，保证了电子在活性材料外的快速转移。电化学测试结果表明，该材料具有较高的活性和稳定性。制备的NC-CNT电极在20 A g^-1时比电容为1228.7 F g^-1，在0.2 ~ 20 A g^-1时比电容保持率为93.4%；在10 A g^-1下循环10000周时，比电容保持率为95.5%。并对组装好的NC-CNT//AC和PVA-NC-CNT//PVA-AC器件的性能进行了评价。该器件具有比电容高、速率性能好、循环寿命长、能量和功率密度满足要求等特点。

该工作得到了国家自然科学基金、河南省科技厅、河南省教育厅等单位项目的支持。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b09555