DOI: 10.1016/j.apsusc.2022.155448

提高超级电容器的能量密度具有重大的科学和技术意义，可以产生比传统对称碳超级电容器更大的能量密度。在此，为了实现这一目标，本研究设计了一种基于活性玉米须衍生碳（PCC）电极和大容量法拉第1D纳米纤维/2D纳米片Ni(OH)2电极的混合超级电容器。得益于PCC电极的高导电性、多孔结构和3D开放框架，以及独特的分层1D纳米纤维/2D纳米片Ni(OH)2，这种1D/2D Ni(OH)2/PCC电极能够增加可利用的活性位点，缩短离子扩散路径，并加速传质。更重要的是，DFT计算表明1D/2D Ni(OH)2/PCC复合材料具有较高的电导率和OH-吸附能。当电流密度为1A/g时,1D/2D Ni(OH)2/PCC复合电极的比容量达到655.9C/g。此外，这种混合1D/2D Ni(OH)2/PCC超级电容器显示出出色的能量密度和功率密度，分别为38.6Wh/kg和1.03kW/kg。总体而言，这项工作为制备分层氢氧化物/生物碳作为高能量密度电化学超级电容器的较好电极提供了更多的可能性。

图1.用于HSC的1D/2D Ni(OH)2/PCC复合材料的制备示意图。

图2.（a）1D/2D Ni(OH)2/PCC的XRD图谱，以及（b）C1s、（C）Ni2p和（d）N1s的高分辨率XPS光谱。

图3.（a,b）PCC和（c-f）1D/2D Ni(OH)2/PCC的SEM和TEM图像。（g）1D/2D Ni(OH)2/PCC的EDS图谱。

图4.（a）Ni(OH)2和1D/2D Ni(OH)2/PCC电极的CV曲线、（b）GCD曲线、（c）倍率性能和（d）奈奎斯特曲线。

图5.（a）Ni(OH)2和（b）1D/2D Ni(OH)2/PCC的TDOS和PDOS。（c）1D/2D Ni(OH)2/PCC优化的原子界面模型。

图6.（a）1D/2D Ni(OH)2/PCC||PCC在1.3-1.7V范围内的CV曲线，（b）在10-60mV/s范围内的CV曲线，（c）在1-12A/g范围内的GCD曲线，（d）倍率性能，（e）Ragone曲线，以及（f）电容保持。