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我們報導了嵌入Ni泡沫的三維石墨烯水凝膠作為高表面積載體，在載體上電沉積NiCo₂O₄納米薄片，將其作為超級電容器電極，顯著改善了可接觸電極表面積和贗電容材料的負載量。構(gòu)建的NiCo₂O₄/石墨烯水凝膠/Ni泡沫三元復合電極具有從大孔到中孔的分級孔結(jié)構(gòu)，協(xié)同提供連續(xù)的電子路徑，寬大的離子通道和大的電解質(zhì)-電極界面，從而有利于整體超級電容器電極儲能特性的改善。因此，所制備的電極在2 mA/cm²下表現(xiàn)出高的電容值（3.84 F/cm²）和優(yōu)異的倍率性能（在50 mA/cm²下保留率為71.6％）。此外，使用NiCo₂O₄/石墨烯水凝膠/Ni泡沫作為正電極和石墨烯水凝膠/Ni泡沫作為負電極組裝為不對稱超級電容器，使得最大能量密度和功率密度分別為65 Wh/kg和18.9 kW/kg，并且具有引人注目的循環(huán)穩(wěn)定性（5000次充放電循環(huán)后電容保持率為92％）。這些理想的結(jié)果表明，用于高性能超級電容器應(yīng)用的分級多孔NiCo₂O₄/石墨烯水凝膠/Ni泡沫電極具有巨大潛力。

Figure 1. 示意圖說明了NiCo₂O₄/GH/NF的制備過程。

Figure 2. （a）裸Ni泡沫、（b）GH嵌入Ni泡沫（箭頭指向Ni泡沫）、（c）具有大放大倍數(shù)的GF和（d-f）NGF在不同放大倍數(shù)下的SEM圖像；（f）中的圖像取自（e）中矩形標記的區(qū)域。

Figure 3. （a）GF和（b）NGF在低放大倍數(shù)下的TEM圖；（c）NGF中NiCo₂O₄納米薄片的TEM圖像；（d）NGF中NiCo₂O₄納米薄片的HRTEM圖；（d）中的插圖顯示了相應(yīng)的SAED模式。

Figure 4. （a）以10 mV/s的掃描速率，NGF、NF和GF的CV曲線，插圖：GF放大的CV曲線；（b）NGF在不同掃描速率下的CV曲線；（c）NGF、NF和GF的GCD曲線；（d）NGF、NF和GF的比電容與電流密度的關(guān)系圖。

Figure 5. GF、NF和NGF的阻抗圖，插圖：等效電路圖和高頻區(qū)域的放大圖。

相關(guān)研究成果于2019年由鄭州大學Li Zhang課題組，發(fā)表在Electrochimica Acta（2019, 299, 116-124）上。原文：Construction of 3D hierarchical porous NiCo₂O₄/graphene hydrogel/Ni foam electrode for high-performance supercapacitor。