综述：导电性增强与氧化镍形貌变化对超级电容器性能的影响研究

《Energy Technology》：Effects of Conductivity Enhancement and Morphological Changes of Nickel Oxide on Supercapacitor Performance: A Review

（编辑推荐）本综述系统解析了氧化镍（NiO）作为超级电容器（SC）电极材料的瓶颈——本征低电导率（10?5–10?7 S cm?1），并提出金属掺杂（Co/Cu等）、复合结构（如Ni3S2/NiO）和形貌调控（纳米花→蜂窝状）三大优化策略，使比电容（Csp）最高提升至2077.12 F g?1，循环稳定性提升至94%（3000次）。

　　

Abstract

能源存储需求激增背景下，氧化镍（NiO）因理论比容量高、环境友好等特性成为超级电容器（SC）研究热点，但其本征电导率极低（10^?5–10^?7 S cm^?1），归因于宽禁带（3.6–4.0 eV）、载流子迁移率低（0.1–1 cm2 V^?1 s^?1）及缺陷散射。最新研究表明，铜掺杂可使NiO比表面积从5.68增至14.54 m² g^?1，Csp从647 F g^?1跃升至1136 F g^?1；而Ni₃S₂/NiO异质结构通过构建"荆棘状蜂窝"形貌，将Csp提升至2077.12 F g^?1，电荷转移电阻降低76%（2.6 Ω vs 11.5 Ω）。

导电性增强策略

金属掺杂：过渡金属（Co/Cu/Fe/Cr）取代Ni位可引入杂质能级，铜掺杂使NiO载流子浓度提升3个数量级；复合构建：与碳材料（石墨烯/CNTs）复合可建立三维导电网络，NiO/rGO复合材料在10 A g^?1电流密度下仍保持85%容量。

形貌-性能关联

纳米片阵列结构提供垂直电子传输通道，使倍率性能提升40%；中空球状NiO因缩短离子扩散路径，在100 mV s^?1扫描速率下电容保持率达91%。特别值得注意的是，Ni₃S₂/NiO异质界面诱导的晶格应变可产生内置电场，加速电荷分离效率。

挑战与展望

当前NiO基电极面临体积膨胀（循环中达12%）导致的结构坍塌问题。未来可探索双金属掺杂（如Co-Cu共掺）与MXene复合的协同策略，或通过原位表征技术揭示充放电过程中的动态形变机制。