用于高性能超级电容器的混合Ni–Mn–Ce氧化物分层中空结构

空心金属氧化物模板合成及其超级电容器性能研究。采用模板策略成功制备了Ni-Mn-Ce氧化物空心 hierarchical结构，该材料作为超级电容器电极表现出高比容量688 C g⁻¹、优异循环稳定性（6000次后容量衰减小）及宽功率密度范围（55.3-78.9 Wh kg⁻¹）。该研究为空心金属氧化物合成与超级电容器应用提供了新方案。

空心结构被视为能量存储的潜在替代方案。尽管已经设计出多种合成策略来制备金属氧化物的空心结构，但由于合成难度较大，具有空心结构的混合金属氧化物仍然较为罕见。本文提出了一种简单的模板策略，用于制备层状结构的Ni–Mn–Ce氧化物空心结构。首先通过溶剂热处理获得具有固态结构的Ni–Mn–Ce甘油酸盐前驱体，该前驱体作为反应模板，在N-甲基吡咯烷酮（NMP）和H₂O溶液中处理后可以转化为层状空心结构中间体。最终通过煅烧这些中间体得到混合Ni–Mn–Ce氧化物空心结构。作为超级电容器电极材料使用时，Ni–Mn–Ce氧化物不仅具有优异的结构特性，还表现出较高的比容量（688 C g⁻¹ @ 2.0 A g⁻¹），优异的充放电速率，并且在6000次循环后仅出现轻微的性能衰减。如预期，配置Ni–Mn–Ce氧化物正极的固态不对称双电容器装置在1199.5 W kg⁻¹的功率密度下可实现78.9 W h kg⁻¹的能量密度；当功率密度增加到11,998 W kg⁻¹时，该装置的能量密度仍可保持在55.3 W h kg⁻¹。这项工作不仅为超级电容器提供了一种有前景的电极材料，还为制备具有空心结构的混合金属氧化物提供了合成途径。