DOI: 10.1016/j.carbon.2023.118187

柔性电极材料在过去几十年里取得了巨大的突破。然而，如何克服脆性、提高柔性、增加比电容等问题还没有得到彻底解决。本研究通过简单的静电纺丝碳化和共沉淀方法制备了一种独立、可折叠且导电的醋酸纤维素（CA）基金属有机框架（MOF）复合材料。可持续的纤维素衍生物提供了一种柔性基质，其含有分层多孔和充足的氧化还原活性。脱乙酰CA上暴露的羟基与金属离子之间的配位增强了分子间的相互作用，从而减少了CA纳米纤维的断裂。重要的是，多层异质结结构和能够可逆柔性变形的蜂窝状MOF纳米片产生了层间通路，以提高纳米纤维的抗弯性。受控的Co/Zn离子浓度可以有效地调节Co/Zn MOF的空间分布，从而产生不同的导电通道。基于Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N电极材料的不对称柔性超级电容器在1A/g时具有较高的比电容（175.2F/g），在高功率密度（985.5W/kg）下显示出出色的能量密度（54.8Wh/kg）。总之，本工作为柔性、独立电极材料的简易制备铺平了道路，以用于人造电子皮肤和软可穿戴电子产品等实际柔性储能设备。

图1.（a）Co/Ni LDH@Co/Zn NC@CDCP-N电极材料的制备过程，（b）分层、中空Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N材料的演变示意图。（c）CP的照片。（d,e）CP在不同放大倍数下的SEM图像。（f）Co/Zn MOF@DCP和（g）Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N的照片。

图2.（a1,a2）L-Co/Zn NC@CDCP-N和H-Co/Zn NC@CDCP-N的SEM图像。（b1,b2）

L-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N和H-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N在不同放大倍数下的SEM图像。（c）L-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N的EDS。（d,e）H-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N在不同放大倍数下的TEM图像。（f-j）H-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N的HRTEM图像。（n）H-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N的SAED图像。（l）CDCP-N、Co/Zn NC@CDCP-N和Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N的XRD图谱和（m）拉曼光谱。（n）N2吸附/解吸结果。

图3.（a）Co/Zn NC@CDCP-N样品的XPS光谱。（b）Ni2p、（c）Co2p、（d）Zn2p、（e）N1s和（f）O1s的高分辨率XPS光谱。

图4.（a）Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N折叠四次的数码照片。（b-d）折叠的Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N在不同放大倍数下的截面SEM图像。（曲率半径：Rmeasured=150μm=1.5×10-4m；曲率：K=1/R=6667m-1）（e）Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N柔性和恢复能力的机理示意图。（f）CDCP-N基材料在不同超声时间下的照片。（h）CDCP-N基材料的水接触角。

图5.（a）Co/Zn NC@CDCP-N、H-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N和L-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N电极在50mV/s下的CV曲线。（b）H-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N电极在不同扫描速率下的CV曲线。（c）Co/Zn NC@CDCP-N、H-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N和L-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N电极在1A/g时的GCD曲线。（d）H-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N电极在不同电流密度下的GCD曲线。（e）Co/Zn NC@CDCP-N样品在不同电流密度下的比电容。（f）Co/Zn NC@CDCP-N样品电极电化学阻抗谱的奈奎斯特图（插图：高频区域的放大）。（g）H-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N和L-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N电极在超过10000次循环中的循环稳定性和库仑效率。（h）H-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N和L-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N电极的电荷存储机制示意图。

图6.H-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N//CDCP-N FASCs在6M KOH中的双电极测试系统中的电化学性能。（a）在10至300mV/s的不同扫描速率下的CV曲线。（b）不同电流密度下的GCD曲线。（c）不同电流密度下的比电容。（d）EIS曲线。（e）比较H-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N//CDCP-N FASCs和L-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N//CDCP-N FASCs不同电化学性能指标的雷达图。（f）Ragone图。（g）10000次循环后的循环稳定性和库伦效率。

图7.（a）FASC在不同弯曲角度和折叠周期下的照片。（b）不同弯曲角度和折叠周期下的CV曲线及（c）比电容。展示不同折叠周期的H-Ni/Co LDH@Co/Zn NC@CDCP-N//CDCP-N FASCs在（d）手表、（e）绿色显示屏和（f）红色LED中应用的数码照片。