龚云教授课题组在构建高负载量混合超级电容器研究方面取得新进展

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重庆大学化学化工学院龚云教授课题组在构建高负载量混合超级电容器研究方面取得新进展，该成果以“Epitaxial grown self-supporting NiSe/Ni3S2/Ni12P5 vertical nanofiber arrays on Ni foam for high performance supercapacitor: matched exposed facets and re-distribution of electron density”为题，2018年10月27日在《Nano Energy》期刊上在线发表(2019, 55, 65-81)。

混合型超级电容器综合了超级电容器与电池的优点，能在较高功率密度下提供较大的能量密度，引起了各国研究者的广泛兴趣。然而，集流体上的活性电极材料通常只有在小负载量下才能实现高电容，随着活性物质负载量增大，电极变厚，其离子和电子的传输效率大大降低。

近日，我校化学化工学院龚云教授课题组在高负载量混合电容器研究方面取得新进展。研究论文“Epitaxial grown self-supporting NiSe/Ni3S2/Ni12P5 vertical nanofiber arrays on Ni foam for high performance supercapacitor: matched exposed facets and re-distribution of electron density”发表于国际学术期刊《Nano Energy》。

本研究中，龚云教授课题组利用简单的一步溶剂热法在泡沫镍基底上成功构建了高负载量(8.5 mg cm-2)的垂直生长的自支撑的硒化镍/二硫化三镍(NiSe/Ni3S2)纳米纤维阵列，通过进一步磷化处理，得到了NiSe/Ni3S2/Ni12P5异质结。由于这些活性组分的晶面相互匹配，电子密度在整个异质结构中重新分配，其能有效地进行电子传输和电荷转移。同时它们和集流体的晶面匹配，该自支撑的纳米纤维阵列具有刚性和耐久性。该材料在10 mA cm-2电流密度下的比电容为2.04 mAh cm-2 (在1 A g-1下，比电容为272 mAh g-1)。用其构建的混合电容器在20mA cm-2的电流密度下能提供7.26 mAh cm-3的高电容，在功率密度为84.8 mW cm-3时能提供了9.23 mWh cm-3的能量密度。该器件同时具有很好的循环稳定性，5000次充放电循环后，容量保持率为86 %。该研究为开发大负载混合电容器提供了新的思路。

该论文的第一作者重庆大学化学化工学院的博士生陶柯宇，重庆大学的龚云教授和北京大学的林建华教授为共同通讯作者。