第一作者：Jian Xu, Xiliang Gong

通訊作者：鄭偉濤、田宏偉

通訊單位：吉林大學

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鎳-鈷（NiCo）磷化物（NCPs）具有高電化學活性，這使它們成為水系儲能裝置（如超級電容器和鋅電池）中有希望的電極材料。然而，NCP的實際比電容和倍率性能需要進一步提高，這可以通過合理的異質結構設計和活性材料在基底上的負載條件來實現。

本論文提出了一種新穎的基于鎳鈷磷化物（NiCoP）的異質結構，通過構建雙功能鉍（Bi）夾層策略，顯著提升了水系儲能器件的電化學性能。通過在碳布（CC）上電沉積BiOI納米片陣列作為中間層，然后通過磷化處理制備了具有內置電場的分級Bi-NCP異質結構。所得到的CC/Bi-NCP電極展現了均勻、連續的高負載活性材料，實現了高效的電荷和離子傳輸。

在1 A g^-1的電流密度下，比電容高達1200 F·g^-1，并且在1 mA·cm^-2的電流密度下面積比電容達到4129 mF·cm^-2，展現了優異的倍率能力和持久的循環穩定性。此外，使用這些電極組裝的混合型超級電容器、超級電容器電池和堿性鋅電池分別達到了64.4、81.8和319.1 Wh·kg^-1的高能量密度。

總體而言，構建的NCP異質結構具有出色的水系儲能性能，為開發新型過渡金屬基異質結構電極和先進能源設備提供了潛力。

圖文導讀

圖1：BiOI層對后續電沉積過程的影響。

圖2：SEM、STEM圖像和EDS分析展示了CC/NCP和CC/Bi-NCP-2的形貌和結構特征。

圖3：CC/Bi-NCP-x、CC/NCP和CC/Bi電極的循環伏安曲線、恒流充放電曲線、不同電流密度下比電容的比較、不同掃描速率下的CV曲線、面積比電容、EIS Nyquist圖、循環穩定性測試以及頻率響應。

圖4：密度泛函理論（DFT）計算。

圖5：以CC/Bi-NCP-2為正極、SDC和Bi₂O₃為負極組裝的混合型超級電容器的電化學性能。

圖6：以CC/Bi-NCP-2為正極、鋅箔為負極組裝的堿性鋅電池的電化學性能。

總結展望

本文通過構建Bi-NCP異質結構，成功制備了具有卓越電化學性能的CC/Bi-NCP電極。通過Bi夾層策略，不僅改善了NCP前驅體的成核和生長動力學，還增強了異質結構的電荷傳輸和電子導電性。

實驗結果和理論計算共同證實了Bi-NCP異質結構在提高電化學儲能性能方面的有效性。此外，本研究展示的異質結構策略具有普適性，對開發新型高效水系儲能器件具有重要的科學意義和應用前景。

文獻信息

標題：Bi-interlayer Strategy for Modulating NiCoP-based Heterostructure toward High-performance Aqueous Energy Storage Devices

期刊：Advanced Materials

DOI：10.1002/adma.202401452