DOI: 10.1016/j.colsurfa.2022.129270

制备多组分复合材料是获得新型高效电极材料的有效策略。在此，为了实现组分和微观结构的协同效应，本工作制备了由Ni嵌入碳纳米纤维/Ni-Al分层双氢氧化物（Ni-Al LDH）制成的杂化材料。首次通过静电纺丝结合热处理巧妙制备出Ni嵌入碳纳米纤维，其提供了大量的活性位点，增加了离子传输的空间。随后，研究人员通过水热工艺将Ni嵌入碳纳米纤维与纳米结构Ni-Al LDH相结合。结果表明，Ni嵌入碳纳米纤维有助于优化Ni-Al LDH的微观结构，从而缓解聚集问题并提高Ni-Al LDH的倍率性能。制备了一系列复合材料并对其进行了评估。研究发现，3%Ni嵌入碳纳米纤维/Ni-Al-LDH（3%-Ni-CNA）电极在1A/g下实现了1228.2C/g的出色比容量，即使在20A/g下仍具有优异的倍率性能，初始容量保持率为68.1%，并且在8A/g下循环10000次后的初始容量保持率为88.6%。此外，构建了一种基于3%-Ni-CNA和AC的非对称超级电容器，该器件在800W/kg下具有74.9Wh/kg的高能量密度。值得注意的是，在6A/g下进行10,000次循环后，其容量保持率为91.4%。因此，3%-Ni-CNA有望成为用于混合超级电容器和其他储能装置的理想材料。同时，为提高电极导电性和构建异质结构纳米材料提供了新的思路。

图1.分层结构Ni-CNA的详细制备策略。

图2.（a）3%-Ni-C、（b）0%-Ni-C、（c）Al(OH)3、（d）5%-Ni-C、（e）Ni(OH)2、（f）Ni-Al LDH和（g）3%-Ni-CNA的SEM图像。

图3.（a-c）3%-Ni-CNA的TEM和HRTEM照片以及（d）元素分布总光谱。

图4.（a）3%-Ni-C、Ni-Al LDH、0%-Ni-CNA、3%-Ni-CNA和5%-Ni-CNA的XRD图谱；（b）C1s、（c）Ni2p、（f）Al2p和（e）O1s的XPS光谱，插图：3%-Ni-CNA的全扫描光谱；（f）Al(OH)3、Ni(OH)2、Ni-Al LDH、0%-Ni-CNA、3%-Ni-CNA和5%-Ni-CNA的N2吸附-解吸等温线和孔径分布（插图）。

图5.样品的电化学性能。（a）在0-0.6V的电位窗口内以50mV/s的扫描速率获得的样品的CV曲线，（b）在0-0.5V的电位窗口内，当电流密度为1A/g时所得样品的GCD曲线，（c）所得样品的倍率性能，（d）所得样品的奈奎斯特图，（e）3%-Ni-CNA电极在不同扫描速率下的CV曲线，电位窗口为0.1至0.6V；（f）3%-Ni-CNA电极在不同电流密度下的GCD曲线，电位窗口为0-0.5V；（g）3%-Ni-CNA在8A/g下进行循环测试前后的GCD曲线，（h）所得电极在50mV/s扫描速率下的logIp与logv图，（i）不同扫描速率下表面电容效应的电容比。

图6.（a）三电极体系中3%-Ni-CNA和AC电极在50mV/s下的CV曲线；（b）3%-Ni-CNA//AC在不同扫描速率下的CV曲线；（c）3%-Ni-CNA//AC的GCD曲线；（d）3%-Ni-CNA//AC的比电容；（e）ASCs装置在10A/g下的循环性能，（f）ASCs与先前报道的装置的Ragone图比较。