新研究透過創造更有效率的電極增強了混合超級電容器，標誌著儲能技術向前邁出了重要一步。與電池一樣，超級電容器也是一種儲能裝置。不過，電池是透過電化學方式儲存能量，而超級電容器則是透過靜電方式儲存能量，也就是透過在電極表面累積電荷來儲存能量。

混合超級電容器（HSC）將電池型電極和電容器型電極結合在一起，綜合了兩種系統的優點。儘管合成技術可以使HSC 電極中的活性成分直接生長在導電基底上，而無需添加黏合劑（”自支撐”電極），但這些電極中活性材料的比例仍然太低，無法滿足商業需求。

現在，研究人員找到了一種巧妙的方法來提高活性物質的比例，從而在關鍵指標上取得顯著改善。

用於儲能應用的新型超級電容器設備示意圖。資料來源：Vinod Panwar 和Pankaj Singh Chauhan

“混合超級電容器集高能量和功率密度、長循環壽命和安全性等優點於一身，已成為電化學儲能領域前景廣闊的前沿技術，”該研究的第一作者、中國西北工業大學科學家郭偉說。”在我們的論文中，我們提出了一種創建多功能二維超結構系列的新機制，克服了傳統自支撐電極活性質量比低的問題。”

在本文中，研究人員研究了氫氧化鎳的一種形態–β-Ni(OH)2，它能在碳纖維基底上從溶液中結晶成薄板狀結構。在反應溶液中加入NH4F，可以用氟離子取代一個氫氧根離子。生成厚達700 nm的Ni-F-OH 板，質量負荷（每平方公分的活性質量）高達29.8 mg cm-2，佔電極質量的72%。

為了了解新形貌的形成機制，研究人員進行了一系列理論和實驗分析，包括在先進光源（ALS）7.3.1 和8.0.1 光束線進行的X 射線吸收光譜分析（XAS），以及在5.3 .2.2 光束線進行的掃描透射X 射線顯微鏡分析（STXM）。

結果表明，添加的F- 離子調節了板的表面能（這是奈米晶體生長的一個主要因素），而NH4+ 離子消耗了過量的局部OH-，抑制了不良的β-Ni（OH）2 相的重新形成。此外，基於同樣的方法，研究人員還能製備出其他雙金屬超結構及其衍生物，這標誌著一個多功能的金屬基氫氧化物新家族正在崛起，可用於新型儲能係統以滿足未來的需求。

編譯來源：ScitechDaily