郝跃院士团队：新型纳米复合结构提升全固态超级电容器的赝电容等性能

1. 采用低压固态熔融重构化学气相沉积法成功制备了三种类型的Ni₃Si₂，其生长模式随碳源含量的变化而变化。

2. 在富碳气氛中，高能原子轰击Ni和Si表面，降低了Ni-Si颗粒热力学平衡中的自由能，对Ni-Si纳米晶的生长起到了重要的催化作用。

3. Ni₃Si₂/NiOOH/石墨烯复合结构具有较大的比表面积，NiOOH抑制了碱性溶液中电极表面的绝缘，加速了电子交换速率。

微型超级电容器具有更高的充放电速率、功率密度和更长的循环寿命，为电子元件节省空间，减小器件整体尺寸，是芯片式储能器件的最佳选择。近年来，关于多孔纳米结构的不断改进、薄膜的掺杂以及三维结构构筑成为主要的研究热点。但目前所报道的石墨烯基超级电容器还存在着能量密度偏低的问题。西安电子科技大学郝跃院士团队采用低压全固态熔融重构化学气相沉积法制备技术，制备了一种可规模化生产，同时具有高机械强度、柔韧性以及优异的能量存储性能的全固态超级电容器。本文制备了爬山虎状新型多孔Ni₃Si₂/NiOOH/石墨烯多孔纳米结构。在富碳气氛中，高能原子轰击Ni和Si表面，降低了Ni-Si固体颗粒热力学平衡中的自由能，极大催化了Ni-Si纳米晶的生长。通过控制碳源含量，稳定地合成了结晶度高、均匀性好的Ni₃Si₂单晶。电化学测量表明，纳米结构在1 A/g时表现出835.3 C/g (1193.28 F/g)的超高比容量；当作为全固态超级电容器集成时，在750 W/kg时提供高达25.9 Wh/kg的显著能量密度，这可归因于独立的Ni₃Si₂/石墨烯骨架提供了较大的比表面积，并且NiOOH在碱性溶液中抑制了电极表面的绝缘，从而加速了电子交换速率。高性能复合纳米结构的生长简单可控，为微型储能器件的大规模生产和应用提供了可能。