α相镍钴层状双氢氧化物/花生壳衍生碳复合材料构建高性能非对称超级电容器

　　为解决人工设计碳材料（如石墨烯氧化物和碳纳米管）成本高、制备复杂的问题，研究人员通过溶剂热法制备了镍钴层状双氢氧化物(NiCoLDH)与花生壳衍生碳(PC)的复合材料(NiCoLDH@PC)。该材料在1 A g?1 下比电容达596 F g?1 ，倍率性能优异（5 A g?1 下保持93%容量），且组装的非对称超级电容器(ASC)能量密度达38 Wh kg?1 ，循环10,000次后容量保持率90%。该研究为低成本高性能电极材料开发提供了新思路。

　　

随着便携式电子设备和可持续能源存储需求的激增，超级电容器因其高功率密度、长循环寿命和环境友好性成为研究热点。然而，传统碳基超级电容器的低能量密度限制了其广泛应用。电极材料是决定性能的关键因素，其中镍钴层状双氢氧化物(NiCoLDH)因其α相结构的宽层间距和高原子无序度展现出优异电荷存储能力，但导电性和循环稳定性不足。与此同时，人工碳材料如石墨烯和碳纳米管虽能提升性能，却面临高成本和复杂制备工艺的瓶颈。如何通过低成本、可持续的碳源优化NiCoLDH性能，成为亟待解决的难题。

山西师范大学的研究团队创新性地将农业废弃物花生壳转化为多孔碳材料(PC)，并通过一步溶剂热法将其与NiCoLDH复合，构建了NiCoLDH@PC电极。研究发现，PC的引入不仅优化了材料结构，还显著提升了电化学性能：比电容达596 F g^?1
（1 A g^?1
），5 A g^?1
高倍率下容量保持率达93%，远优于纯NiCoLDH及NiCoLDH@GO（石墨烯氧化物复合物）等对照组。组装的非对称超级电容器(ASC)在400 W kg^?1
功率密度下实现38 Wh kg^?1
的能量密度，且万次循环后容量保持90%。该成果发表于《Journal of Energy Storage》，为生物质碳在能源存储领域的应用提供了重要范例。

研究采用三大关键技术：1）花生壳的酸洗-碳化工艺（750°C氮气氛围）；2）溶剂热法原位生长NiCoLDH于PC基底；3）三电极体系与ASC器件性能测试。通过XRD证实复合材料保留α-Ni(OH)₂
晶型结构，SEM显示PC的蜂窝状孔隙有效抑制NiCoLDH纳米片团聚，BET测试表明复合材料的比表面积提升至214 m²
g^?1
。

结构表征
XRD显示NiCoLDH@PC具有典型α-Ni(OH)₂
衍射峰（层间距0.76 nm），PC的宽峰表明其无定形碳特性。SEM证实PC的三维多孔结构为NiCoLDH纳米片提供锚定位点，避免堆叠。

电化学性能
在三电极体系中，NiCoLDH@PC的CV曲线呈现明显氧化还原峰，表明赝电容特性。GCD测试显示其比电容较纯NiCoLDH提升42%，EIS谱显示电荷转移电阻降低67%，证实PC显著增强导电性。

ASC器件测试
以NiCoLDH@PC为正极、活性炭(AC)为负极组装的ASC器件，在0-1.6 V电压窗口下，Ragone图显示其能量密度超越多数生物质碳基超级电容器。

该研究证实花生壳衍生碳可作为人工碳材料的绿色替代品，其丰富的含氧官能团和分级孔隙结构不仅降低成本，还通过协同效应提升NiCoLDH的电荷传输动力学。作者Xiaoyang Cheng等指出，该策略为农业废弃物高值化利用和电极材料设计提供了双重创新路径，对推动可持续能源存储技术发展具有重要意义。