贗電容對于超級電容器能量密度的提升頗具前景。獲得高性能儲能的關鍵在于構建具很好相互連通的開孔結構贗電容電極。然而，如何實現贗電容電極結構的一致性規模化構筑以及高活性材料負載下的快速離子/電子傳輸，仍具較大挑戰。 

　　近日，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員李清文、張永毅和河南理工大學教授楊政鵬，提出以木棉衍生的薄壁、高微孔率、高比面積、豐富雜原子摻雜及適當彎曲的準二維碳瓦片（CT）作為獨特的骨架支撐，利用墨水3D打印策略制備出新型CT-單壁碳納米管（SWNT）-NiCo₂O₄贗電容電極。3D打印的電極結構中，CTs和SWNTs耦合形成大量相互連接的多級孔和連續導電網絡，實現了活性材料NiCo₂O₄的均勻和高質量負載，同時確保了離子擴散通道暢通和電子傳輸路徑充足。得益于電極結構的獨特特點，組裝的非對稱超級電容器具有高比電容、高能量密度及長期循環穩定性。在電極厚度較高時，器件仍表現出優異的電化學儲能性能。該研究為構建具高容量和高功率密度的贗電容電極結構提供了新策略。 

　　此外，科研團隊以多孔木棉碳瓦片為電極組裝單元，層層組裝了致密且具有分級多孔結構的薄膜電極，并用于高倍率的鋅離子電池和超級電容器；通過3D打印技術可控構筑了柔性碳基相變無紡布、核鞘結構贗電容電極和相變儲能微格，驗證了其在儲能、多功能織物等領域的應用，相關成果發表在Energy Storage Materials， 2022，49，102-110、Small， 2021，17，2101093、Chemical Engineering Journal,  2022，431，133241、Chemical Engineering Journal， 2021，423，130304、ACS Applied Materials & Interfaces， 2022，14，7283-7291、Journal of Power Sources， 2022，525，231148等上。 

　　相關研究成果以3D printing of carbon tile-modulated well-interconnected hierarchically porous pseudocapacitive electrode為題，發表在Energy Storage Materials上。研究工作得到國家自然科學基金等的支持。

　　論文鏈接 

圖1.CT-SWNT-NiCo₂O₄贗電容電極的制備過程示意圖 

圖2.CT-SWNT-CMC墨水的制備流程、流變特性和可打印性 

圖3.CT-SWNT-NiCo₂O₄贗電容電極的結構和成分分析 

圖4.不同NiCo₂O₄載量的電極電化學和形貌表征 

圖5.組裝的非對稱超級電容器的電化學性能 

圖6.大厚度器件的電化學性能、穩定性及儲能機理