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對于實(shí)現(xiàn)高功率的良好能量密度而言，高工作電壓和比電容對于柔性固態(tài)對稱超級電容器（FSSC）器件來說至關(guān)重要。在本文中，我們報(bào)導(dǎo)了基于NiFe₂O₄納米立方體固定在還原氧化石墨烯（rGO）冷凍凝膠電極上的1.8 V FSSC。通過三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的表面保護(hù)，從Ni₃[Fe(CN)₆]₂轉(zhuǎn)化為NiFe₂O₄抑制了原始的納米立方體結(jié)構(gòu)。受益于NiFe₂O₄納米立方體和石墨烯納米片之間的協(xié)同效應(yīng)，新合成的NiFe₂O₄@rGO雜化電極提供高電荷存儲容量（在1 A/g的恒定電流密度下達(dá)到488 F/g），優(yōu)異的倍率能力和循環(huán)性能（10,000次循環(huán)后保持初始電容值的89.8％）。此外，NiFe₂O₄@rGO FSSC已經(jīng)組裝并在彎曲狀態(tài)下表現(xiàn)出穩(wěn)定的行為，以及62.5 Wh/kg的高能量密度和長循環(huán)壽命（6000次循環(huán)后保持初始電容值的93.2％）。本文所提出的控制NiFe₂O₄@rGO納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和合成策略，為在先進(jìn)能量存儲裝置中開發(fā)高性能電極提供了希望。

Figure 1. （a）NiFe₂O₄@rGO復(fù)合物的XRD圖譜；（b）NiFe₂O₄@rGO的XPS總譜圖；（c）Ni 2p和（d）Fe 2p區(qū)域內(nèi)的XPS光譜圖；（e）NiFe₂O₄@rGO和rGO的拉曼光譜圖；（f）N₂吸附/解吸等溫線；（g）NiFe₂O₄、NiFe₂O₄@rGO和rGO的孔徑分布。

Figure 2. （a,b）NiFe₂O₄納米立方體的SEM圖像；NiFe₂O₄@rGO的（c,d）TEM和（e）HRTEM圖，c的插圖是NiFe₂O₄@rGO的粒度分布。

Figure 3. 在三電極系統(tǒng)中NiFe₂O₄、rGO和NiFe₂O₄@rGO的電化學(xué)性能：（a）CV曲線；（b）GCD曲線；（c）作為電流密度函數(shù)的比電容；（d）奈奎斯特圖；（e）10,000次循環(huán)的循環(huán)穩(wěn)定性；（f）以20 mV/s的恒定掃描速率分離NiFe₂O₄@rGO中的電容和擴(kuò)散電流；（g）電容和擴(kuò)散控制電荷對掃描速率的貢獻(xiàn)率。

Figure 4. NiFe₂O₄@rGO FSSC的電化學(xué)性能：（a）不同電位窗口的CV曲線；（b）不同掃描速率的CV曲線；（c）各種電流密度下的GCD曲線；（d）比電容作為電流密度的函數(shù)；（e）NiFe₂O₄@rGO FSSC的Ragone圖，并與之前的文獻(xiàn)進(jìn)行比較；（f）機(jī)械彎曲對CV曲線的影響；（g）循環(huán)穩(wěn)定6000個循環(huán)，插圖：完成6000次循環(huán)之前和之后的GCD曲線；（h）由單個NiFe₂O₄@rGO FSSC供電紅色LED的數(shù)字照片。

相關(guān)研究成果于2019年由哈爾濱工程大學(xué)Kui Cheng課題組，發(fā)表在Chemical Engineering Journal（2019, 360, 171–179）上。原文：NiFe₂O₄ nanocubes anchored on reduced graphene oxide cryogel to achieve a 1.8 V flexible solid-state symmetric supercapacitor。