DOI: 10.1016/j.jcis.2022.07.134

设计优化的纳米级结构是制备超级电容器用高性能电极材料的一种很有前途的方法。在这项工作中，成功合成了一种分层多壳结构，其由芳纶纳米纤维气凝胶碳化制备的3D碳纳米纤维网络（作为支架）、中间聚吡咯（PPy）粘合层和NiCoO2外壳组成，与同轴电缆结构类似。中间PPy层通过提供更多的锚定位点来促进NiCoO2的均匀沉积，并且由于其高导电性和与两种不同物质的良好相容性而增强了碳纳米纤维网络与NiCoO2壳之间的电接触。分层结构的协同效应使电极材料在1A/g时具有1037F/g的高比电容和出色的循环稳定性（7000次循环后约为初始电容的89%）。此外，基于复合材料和活性炭的非对称超级电容器在1.65V下以465W/kg的功率密度实现了37.7Wh/kg的高能量密度。总之，这项工作为设计储能装置用高性能杂化电极提供了一种可行的策略。

图1.NiCoO2@APPy复合材料的合成示意图。

图2.（a）NiCoO2@APPy和APPy的XRD图谱，NiCoO2@APPy的XPS光谱，（b）全扫描光谱，（c）Ni2p，（d）Co2p和（e）O1s。

图3.（a）ANFC和APPy的拉曼光谱，（b）APPy和NiCoO2@APPy在空气中的TGA曲线，（c）NiCoO2@APPy和NiCoO2的N2吸附-解吸等温线，（d）NiCoO2@APPy的BJH孔径分布，插图显示HK微孔分布。

图4.（a,b）ANFC和（c,d）APPy的SEM图像。

图5.（a,b）原始NiCoO2、（c,d）NiCoO2@ANFC和（e,f）NiCoO2@APPy的SEM图像，（g-l）NiCoO2@APPy的EDX元素映射。

图6.（a）ANFC（插图显示SAED图谱）、（b）APPy和（c-e）NiCoO2@APPy的TEM图像，（f）NiCoO2@APPy的HRTEM图像。

图7.（a）NiCoO2@APPy、NiCoO2@ANFC、NiCoO2和APPy在10mV/s时的CV曲线和（b）在1A/g时的GCD曲线，（c）NiCoO2@APPy的CV曲线和（d）GCD曲线，（e）不同电流密度下电极的比电容，（f）不同电极的EIS图，插图显示了高频区域的放大，（g）电极的循环稳定性。

图8.（a）NiCoO2@APPy在2-14mV/s范围内的CV曲线，（b）峰值电流对数与扫描速率对数的关系，（c）10mV/s时的CV曲线和表面控制过程的贡献（阴影区域），（d）不同扫描速率下表面控制和扩散控制过程的贡献率。

图9.（a）AC电极在不同扫描速率下的CV曲线和（b）在不同电流密度下的GCD曲线，（c）NiCoO2@APPy和AC电极在10mV/s下的CV曲线，（d）ASC在不同电压窗口中以及（e）在不同扫描速率下的CV曲线，（f）ASC的GCD曲线，（g）7000次循环后ASC在5A/g下的稳定性，插图为循环前后器件的CV曲线，（h）本工作和先前报道的工作中ASC的Ragone图。