随着柔性电子器件诸如柔性显示、便携式信息存储、可穿戴电子设备等的快速发展，柔性固态电化学储能器件受到国内外产业界和学术界的高度重视。开发高性能的柔性电极以及非对称全固态器件是拓展其应用的关键。赝电容材料的储能基于电极/电解液界面附近可逆的法拉第氧化还原反应，表现出远高于双电层材料的容量。遗憾的是，电极材料的低电导率和弱离子扩散成为了限制赝电容器件倍率性能和循环寿命提升的两个主要障碍。为此，开发拥有超高离子/电子传输效率和强结构稳定性的纳米结构电极材料有十分重要的科学意义和应用价值。

近期，南京大学海安高新技术研究院唐教授团队与南京大学现代工程与应用科学学院葛海雄教授课题组合作，从珊瑚虫触角易捕获海水中微生物获得启发，提出了设计并制备内部包含硫空位的纳米珊瑚状结构。利用纳米压印技术、电沉积和离子交换，成功获得兼具高倍率及其高电流密度下超长循环稳定性的柔性储能器件。相关结果以“Highratecapabilitiesandremarkablycycle-stableflexiblepseudocapacitorsbasedonnano-coralloidarrayswithsulfidevacanciesenhancedNi-Co-Snanoparticlecovering”为题发表于国际期刊《纳米技术》（Nanotechnology32()）。该工作是继年团队合作成果ACSNano,14,10,–基础上取得的又一新进展。

图1.（a）鹿角珊瑚的图片，（b）含硫缺陷Ni-Co-S

BNNF电极在电化学储能过程中离子和电子的传输路径，（c）团队设计的新型珊瑚状电极制备的过程示意图。

我们知道，自然界形成的珊瑚虫，如图1a所示的鹿角珊瑚，拥有在海水中容易捕获大量微生物的优势。这是因为，鹿角珊瑚的粗糙表面具有许多颗粒聚集构成的三维树枝状特征，这不仅有利于离子的扩散，同时赋予其大量的活性触角。受此启发，团队设计并制备了一种新型结构的电极，如图1b所示。与自然珊瑚虫相似，设计的珊瑚状电极拥有多分枝的三维纳米结构，每一个分枝上分布着大量纳米粒子构成的活性棱边和界面。因此，该电极将能够迅速与电解液中运动的离子发生反应，并能够保持结构的长期稳定性，此外，基于纳米压印制备工艺，柱状集流体与底部Ni片为整体，没有电荷传递界面的存在。如图1c所示。

团队制备的新型Ni-Co-S

BNNF电极，由于独特的珊瑚状结构特征，表现出了优异的倍率性能：当电流密度从1Ag-1增加到20Ag-1时，电容保持率高达90.1%，甚至当电流密度进一步增大到40Ag-1时，电容保持率为83.6%，这远高于文献中报道的NiCo2S4电极材料。特别是，在高电流密度5Ag-1下经历5,次充放电循环后，电容几乎没有损失，电容%保留，甚至在更高电流密度5Ag-1下循环稳定性依然能够保持。纳米离子包覆层，珊瑚状多分枝纳米结构并没有发生显著变化，证明该电极优异的循环稳定性。图2.（a）以我们设计的Ni-Co-S

BNNF电极为正极组装的非对称器件结构，（b-c）器件测试的循环伏安(CV)和恒压充放电(GCD)曲线，（d）在不同电流密度下器件比电容的变化曲线，（e）能量密度值的对比情况，（f）器件在0到o不同弯曲角度下测试的CV曲线，（g）器件在电流密度20Ag-1下的充放电循环电容保持率。

以Ni-Co-S

BNNF为正极、石墨烯为负极，组装的非对称全固态器件结构如图2a所示。从循环伏安(CV)和恒压充放电(GCD)曲线（图2b-c）看到，器件具有良好的充电的可逆性。在1Ag-1电流密度下器件的比电容为.9mAhg-1；从不同电流密度下比电容变化曲线图2d看到，电流密度从1Ag-1增大到20Ag-1电容没有明显的减少，表明其极佳的倍率性能。器件的输出电压达到1.6V，因此将两个器件串联能够对29盏LED灯并联的图案进行供电（见图2d插图）。该固态器件的能量密度高达99.9Whkg-1（功率密度为Wkg-1），高于文献中报道的有关NiCo2S4基非对称器件的能量密度（图2e所示）。此外，由于基体Ni片很薄，该器件表现出优异的柔韧性。如图2f所示，器件在0到o不同弯曲角度（分别为90°,°）下，在扫描速率50mVs-1测试的CV曲线基本上重合。插图展示了固态器件（尺寸4cm×5cm）在弯曲情况下的实物形态图。特别是，在高电流密度20Ag-1下，经过5,次的充放电循环后，器件仍保留了91%的电容保持率（图2g），表明其具有优异的循环稳定性。

该研究工作为设计和制备高倍率、高循环寿命的柔性电化学储能器件提供了一种新思路。南京大学现代工程与应用科学学院17级博士生郝宗斌为该论文第一作者，唐少春教授、崔玉双高工为论文的共同通讯作者，葛海雄教授、陈延峰教授对此研究的设计和完成进行了指导和支持。

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