镍钴（Ni-Co）层状双氢氧化物（LDH）已被研究作为一种有前途的超级电容器电极材料。最近发表在《国际能源研究杂志》上的一项研究侧重于创新使用氧化石墨烯 (GO) 和单壁碳纳米角 (SWCNHs) 混合物作为 LDH 涂层材料的有效平台。
新型 Ni-Co LDH 和 GO/SWCNHs 复合基超级电容器电极材料因其优异的电化学性能和易于生产而成为赝电容器应用的潜在选择，是各种商业和工业应用的理想选择。
为什么超级电容器如此重要？
目前正在探索清洁和可再生能源技术，以应对全球能源消耗和可持续性挑战。因此，对超级电容器和再生电池等更高效储能系统的竞争急剧增加。
超级电容器因其高能量密度、快速充电/放电速率和延长的循环稳定性而引起了科学界的极大兴趣。超级电容器根据其储能机制分为双电层电容器 (EDLC) 或赝电容器。
EDLC 中的能量存储与非法拉第机制有关，该机制涉及超级电容器电极材料和电解质表面的电活性物质的物理吸收和解离。另一方面，赝电容器中的能量存储主要依赖于超级电容器电极材料界面官能团之间的可逆法拉第相互作用。
超级电容器电极材料：概述和挑战
氧化石墨烯 (GO) 在超级电容器电极材料应用中具有吸引人的特性，例如众多的反应基团和多模式离子传输路径。然而，基于氧化石墨烯的超级电容器电极材料也存在明显的缺点，如还原反应过程中石墨烯层的卸载、绝缘性能和体积密度差等。
SWCNHs 也因其大的比表面积 (SSA)、可调节的多孔结构和优异的电导率而被用作超级电容器电极材料。具有锥形管状结构的 SWCNH 形成坚固的球形聚集体，并具有与单壁碳纳米管 (SWCNT) 相当的封闭石墨单壁结构。
然而，与具有特殊结晶的 SWCNTs 相比，SWCNHs 含有各种结构缺陷，如五边形和七边形，这使得纳米级孔在氧化环境中的 SWCNHs 界面上发展，限制了它们作为合适的超级电容器电极的可用性。
Ni-Co层状双氢氧化物作为超级电容器电极材料
由于电极-电解质接触处的双向法拉第过程，金属氧化物、金属氢氧化物和导电聚合物等电极物质被认为是赝电容储能技术的极其理想的竞争者。
具有可调节拓扑结构的镍钴 (Ni-Co) 层状双氢氧化物 (LDH) 是一种极具吸引力的超级电容器电极材料，因为它具有成本低廉、无毒、性质丰富和出色的电化学稳定性等优点。
水热和电解沉积技术通常会产生 Ni-Co 纳米结构。结构形态显着影响镍钴层状双氢氧化物电极的电解能力。因此，必须研究 Ni-Co 纳米结构和碳多孔物质（如氧化石墨烯 (GO) 和 SWCNHs）的复合材料，以提高 Ni-Co LDH 基超级电容器电极材料的效率。
当前研究的亮点
在这项研究中，研究人员开发了一种两步技术，用于生产由 Ni-Co LDH、氧化石墨烯 (GO) 和氧化单壁碳纳米角 (SWCNHs) 组成的复合材料。初始阶段是喷雾干燥 GO 和 SWCNH 的组合，以产生适合大规模制造的球形混合颗粒，因为程序简单且具有成本效益。
在第二阶段，将极薄的镍钴（Ni-Co）LDH纳米片水热涂覆在氧化石墨烯微球和单壁碳纳米角上，以制造新型超级电容器电极材料。
在比容量和循环效率方面评估了混合超级电容器电极材料的赝电容活性。在研究过程中，还研究了活性炭基材组成对 Ni-Co LDH 的形态和电解效率的影响。
研究的重要发现
氧化石墨烯和 SWCNHs 基复合材料具有较高的 SSA 和电导率，从而在电解反应过程中为超级电容器电极材料与电解离子之间的相互作用提供了显着的有效面积。
新型 Ni-Co LDH 和 GO/SWCNHs 复合基超级电容器电极材料在水性电解质环境中表现出相当高的重量比容量和出色的比电容稳定性。这些突出的发现可能归因于纳米混合 GO/SWCHN 和涂层 Ni-Co LDH 的高电导和赝电容。
基于这些结果，有理由宣称这项工作中开发的新型超级电容器电极材料在未来的储能应用中具有巨大的潜力。
