新研究通过创造更高效的电极增强了混合超级电容器，标志着储能技术向前迈出了重要一步。与电池一样，超级电容器也是一种储能装置。不过，电池是通过电化学方式储存能量，而超级电容器则是通过静电方式储存能量，即通过在电极表面积累电荷来储存能量。

混合超级电容器（HSC）将电池型电极和电容器型电极结合在一起，综合了两种系统的优点。尽管合成技术可以使 HSC 电极中的活性成分直接生长在导电基底上，而无需添加粘合剂（"自支撑"电极），但这些电极中活性材料的比例仍然太低，无法满足商业需求。

现在，研究人员找到了一种巧妙的方法来提高活性物质的比例，从而在关键指标上取得显著改善。

用于储能应用的新型超级电容器设备示意图。资料来源：Vinod Panwar 和 Pankaj Singh Chauhan

"混合超级电容器集高能量和功率密度、长循环寿命和安全性等优点于一身，已成为电化学储能领域前景广阔的前沿技术，"该研究的第一作者、中国西北工业大学科学家郭伟说。"在我们的论文中，我们提出了一种创建多功能二维超结构系列的新机制，克服了传统自支撑电极活性质量比低的问题。"

在本文中，研究人员研究了氢氧化镍的一种形态--β-Ni(OH)2，它能在碳纤维基底上从溶液中结晶成薄板状结构。在反应溶液中加入 NH4F，可以用氟离子取代一个氢氧根离子。生成厚达 700 nm的 Ni-F-OH 板，质量负荷（每平方厘米的活性质量）高达 29.8 mg cm-2，占电极质量的 72%。

为了了解新形貌的形成机制，研究人员进行了一系列理论和实验分析，包括在先进光源（ALS）7.3.1 和 8.0.1 光束线进行的 X 射线吸收光谱分析（XAS），以及在 5.3.2.2 光束线进行的扫描透射 X 射线显微镜分析（STXM）。

结果表明，添加的 F- 离子调节了板的表面能（这是纳米晶体生长的一个主要因素），而 NH4+ 离子消耗了过量的局部 OH-，抑制了不良的 β-Ni（OH）2 相的重新形成。此外，基于同样的方法，研究人员还能制备出其他双金属超结构及其衍生物，这标志着一个多功能的金属基氢氧化物新家族正在崛起，可用于新型储能系统以满足未来的需求。

编译来源：ScitechDaily