近日，王苗同學關于具有豐富界面、核殼結構的磷酸鎳鈷銨用于水系混合儲能器件的論文被EA(ELECTROCHIMICA ACTA)接收。簡介如下：
引言：
將擴散控制的電池材料用于超級電容器能夠顯著提升超級電容器的能量密度，但是由于電池材料自身緩慢的電荷傳輸動力學會影響超級電容器的功率密度。這個問題可以通過對電池材料的結構進行改性，使得電容控制的電和儲存機制占主導。在這項工作中，通過結合肯達爾效應與奧斯瓦爾德熟原理成功化合成了具有豐富界面的以多晶(NH4)(Ni,Co)PO4·0.67 H2O 納米片為殼、單晶(NH4)(Ni,Co)PO4·0.67 H2O為核的核殼結構（NCoNiP@NCoNiP）。這種獨特的核殼結構通過界面的空位、空隙處存在的額外電荷促進電荷的協同快速傳輸。因此，這種獨特的核殼結構體現出突出的電化學性能，在1A g-1時，容量高達193mAh g-1, 到10A g-1時，容量為182.9mAh g-1,容量保持率為96.1%。同時，通過動力學分析得出，電池-超級電容器混合儲能器件的在高掃描速度下顯示出具有超級電容器特征。此外，基于NCoNiP@NCoNiP材料組裝的混合儲能器件表現出優異的電化學性能，當能量密度為44.5Wh/kg時，功率密度為150W/kg,當功率密度高達7.4 kW/kg時，功率密度仍然為30Wh/kg. 在1.0A g-1下循環7000圈容量保持率為77.5%. 這項工作通過將電池材料結構納米化，實現電荷儲能機制由擴散控制向電容控制的轉變，為電池材料用于高功率器件提供了一個新的策略。
圖1 為NCoNiP@NCoNiP核殼結構的形成過程示意圖
圖2 （a-b）NCoNiP@NCoNiP核殼結構的TEM圖；（c）為NCoNiP@NCoNiP核殼結構的SAED圖；（d-e）圖為NCoNiP的TEM 圖; (f) NCoNiP結構的SAED圖；（g）NCoNiP@NCoNiP和NCoNiP 的XRD圖；（h）NCoNiP@NCoNiP and NcoNiP的N2吸脫附曲線；（i）NCoNiP@NCoNiP 的孔徑分布圖。
圖3 (a) NCoNiP@NCoNiP 和 NCoNiP的) CV曲線在 5 mV s-1; (b) NCoNiP@NCoNiP 的CV 曲線在5-100 mV s-1; (c) NCoNiP@NCoNiP 和 NCoNiP GCD曲線在0.5 A g-1; (d) NCoNiP@NCoNiP 在1-10 A g-1 的GCD 曲線; (e) NCoNiP@NCoNiP容量隨著電流密度變化的曲線示意圖。
圖4 (a-c) NCoNiP@NCoNiP的動力學分析; (d) NCoNiP@NCoNiP能量儲存機理圖
圖5 (a) NCoNiP@NCoNiP //HPC 在2-500 mV s-1的CV曲線; (b) NCoNiP@NCoNiP//HPC 在 0.2-10 A g-1下的GCD曲線; (c) NCoNiP@NCoNiP//HPC在不同電流密度下的比容量；(d), (e) NCoNiP@NCoNiP//HPC與文獻比較的Ragone圖; (f) NCoNiP@NCoNiP//HPC 在 1 A g-1的長循環性能圖. (g-h) NCoNiP@NCoNiP //HP的動力學分析.
該工作得到河北省杰出青年科學基金（B2017203313），國家自然科學基金（21403185,51590882,51631001），國家重點研究發展計劃（2016YFA0200102），國家自然科學基金委與RGC聯合研究計劃 （51361165201），留學人員科學研究基金（CG2014003002）和武漢理工大學材料合成與加工新技術國家重點實驗室（武漢理工大學2017年-KF-14）資助。
Miao Wang,Yueping Zhao, Xuejiao Zhang, Ruijuan Qi, Shanshan Shi, Zhiping Li, Qingjie Wangc, Yufeng Zhao
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2018.04.005