高性能NiCoP基超級(jí)電容器電化學(xué)性能

董永光 李生娟 羅 意 姚 遠(yuǎn) 魯成龍 楊俊和

(上海理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200093)

由于具有功率密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，超級(jí)電容器受到科研人員的廣泛研究，但是較低的能量密度限制了其實(shí)際應(yīng)用[1]。因此，開(kāi)發(fā)具有高導(dǎo)電性和優(yōu)開(kāi)電化學(xué)活性的電極材料是提高超級(jí)電容器能量密度的有效方法[2]。傳統(tǒng)的超級(jí)電容器電極材料通常由能夠發(fā)生豐富氧化還原反應(yīng)的過(guò)渡金屬氧化物或氫氧化物組成[3-4]，在這些過(guò)渡金屬化合物電極材料中，鎳鈷基氫氧化物/氧化物由于具有氧化還原活性高和理論比容量大的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是理想的電極材料[5-9]。然而，它們較低的導(dǎo)電性阻礙了電子的快速傳輸，進(jìn)而降低了電化學(xué)性能。過(guò)渡金屬磷化物(TMPs)因其良好的導(dǎo)電性在很多領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注，如電催化劑、傳感器、超級(jí)電容器等[10-14]。此外，由于不同過(guò)渡金屬之間的協(xié)同作用，與單金屬磷化物相比較，雙金屬鎳鈷磷化物(NiCoP)具有更高的電導(dǎo)率和更豐富的氧化還原反應(yīng)，從而表現(xiàn)出更優(yōu)開(kāi)的電化學(xué)性能[15-16]。為了提高電極材料的導(dǎo)電性，通常將活性物質(zhì)原位生長(zhǎng)在高導(dǎo)電性的基底上，如泡沫鎳、碳布等，這有利于提高電極材料的電化學(xué)性能，進(jìn)而達(dá)到提高超級(jí)電容器能量密度的目的。

由于制備方法的差開(kāi)，合成的電極材料雖然化學(xué)組成相同，但是較大的形貌差開(kāi)將會(huì)影響電化學(xué)性能。例如：Zhang等以醋酸鈉為沉淀劑，通過(guò)溶劑熱法和低溫磷化法合成納米片狀NiCoP，其具有較高的比表面積(216 m2·g-1)，在 1 A·g-1電流密度下達(dá)到1 206 F·g-1的比容量，在20 A·g-1電流密度下達(dá)到612 F·g-1的比容量[17]。Jin等以六亞甲基四胺作為沉淀劑，通過(guò)水熱法和低溫磷化法合成中空微球NiCoP，在1 A·g-1電流密度下達(dá)到1 153 F·g-1的比容量，在30 A·g-1電流密度下達(dá)到715 F·g-1的比容量，并且在20 A·g-1電流密度下，循環(huán)充放電7 000次后電容保持率高達(dá)97%[18]。Dang等以氨水作為沉淀劑，通過(guò)溶劑熱法和低溫磷化法合成中空納米花狀Ni1-Co2-P電極材料，在1 A·g-1電流密度下達(dá)到205 mAh·g-1的比容量，在20 A·g-1電流密度下循環(huán)充放電6 000次，電容保持率仍為77%[19]。因此，研究電極材料的制備方法是提升其電化學(xué)性能的重點(diǎn)。

基于前期這些研究，本文中探索了一種不需要添加沉淀劑，以泡沫鎳作為基底，利用水熱和低溫磷化兩步法在泡沫鎳上原位生長(zhǎng)納米花狀NiCoP，既降低了成本，又提高了電極材料的電化學(xué)性能。另外以NiCoP和活性炭組裝的非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器具有較高的能量密度。通過(guò)改變水熱反應(yīng)的時(shí)間，探究納米花狀NiCoP的生長(zhǎng)過(guò)程，并通過(guò)比較鎳、鈷元素物質(zhì)的量之比對(duì)材料形貌結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響進(jìn)行深入研究，為超級(jí)電容器電極材料的實(shí)際應(yīng)用提供了一定的支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 NiCoP電極材料的制備

對(duì)泡沫鎳進(jìn)行預(yù)處理，將泡沫鎳分別用丙酮和2 mol·L-1的鹽酸溶液浸泡15 min，再分別用無(wú)水乙醇和去離子水交叉洗滌6次后真空干燥12 h。

分別稱(chēng)量1 mmol的六水合硝酸鎳(Ni(NO3)2·6H2O)、1 mmol六水合硝酸鈷(Co(NO3)2·6H2O)和 200 mg十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)溶于35 mL去離子水和無(wú)水乙醇(V去離子水∶V乙醇=4∶3)中，攪拌30 min后，再將混合溶液和處理好的泡沫鎳移至不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，在140℃保溫10 h。水熱反應(yīng)結(jié)束后，將樣品分別用無(wú)水乙醇和去離子水交叉洗滌6次后真空干燥12 h，得到鎳鈷前驅(qū)體(NiCo-Pre/NF)。然后將750 mg一水合次亞磷酸鈉(NaH2PO2·H2O)和NiCo-Pre/NF放入管式爐中，NaH2PO2·H2O位于管式爐上方，NiCo-Pre/NF位于管式爐下方，在350℃保溫1.5 h。低溫磷化反應(yīng)結(jié)束后，將樣品用去離子水和無(wú)水乙醇交叉清洗6次后真空干燥得到鎳鈷磷化物電極材料(Ni1/2Co1/2P/NF)。

為了研究鎳、鈷物質(zhì)的量之比對(duì)NiCoP電化學(xué)性能的影響，采用相同的方法制備出鎳、鈷物質(zhì)的量之比為 1∶2(Ni1/3Co2/3P/NF)和 2∶1(Ni2/3Co1/3P/NF)的電極材料。

1.2 材料的表征

采用X射線(xiàn)衍射儀(XRD，D8 Advance，以Cu靶Kα為輻射源，λ=0.154 06 nm)進(jìn)行樣品的物相和結(jié)構(gòu)分析，工作電壓和電流分別為40 kV和40 mA，在2θ=10°～80°范圍內(nèi)，掃速為5(°)·min-1。采用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM，F(xiàn)EI Quanta 450)，在30 kV的電子加速電壓下對(duì)制備的催化劑進(jìn)行了形貌分析。采用透射電子顯微鏡(TEM，Tecnai G2 F30)在電壓為300 kV條件下進(jìn)行物相分析和表面形貌觀(guān)察。采用X射線(xiàn)光電子能譜(XPS，ESCALAB-250)對(duì)復(fù)合膜樣品的元素組成進(jìn)行分析，以Al靶Kα為激發(fā)源(hν=1 486.6 eV)。采用電化學(xué)工作站(Autolab，PGSTAT 302N)進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試。

1.3 電化學(xué)性能測(cè)試

將活性炭(AC)、乙炔黑(AB)和聚四氟乙烯(PTFE)黏結(jié)劑按照8∶1∶1的質(zhì)量比稱(chēng)量并溶于無(wú)水乙醇中，在研缽中研磨均勻后涂覆在泡沫鎳上，在真空干燥箱中60℃干燥12 h，然后在10 MPa下壓片10 s后得到電極材料AC/NF。然后將Ni1/2Co1/2P/NF作為正極材料，AC/NF作為負(fù)極材料，聚乙烯醇/氫氧化鉀(PVA/KOH)凝膠電解質(zhì)作為電解質(zhì)組裝成Ni1/2Co1/2P/NF//AC/NF非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器。三電極電化學(xué)測(cè)試過(guò)程中使用6 mol·L-1KOH電解液為電解質(zhì)，飽和甘汞電極(saturated calomel electrode，SCE)和鉑電極分別用作參比電極和對(duì)電極，面積為1 cm2的Ni1/2Co1/2P/NF直接作為工作電極。另外，根據(jù)公式(1)計(jì)算電極比容量C(F·g-1)：

其中I為放電電流(A)，Δt為放電時(shí)間(s)，m為活性物質(zhì)質(zhì)量(g)，ΔV為電壓范圍(V)。根據(jù)公式(2)計(jì)算出組裝非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器器件正負(fù)極電極材料的最佳質(zhì)量比：

其中ΔV+和ΔV-為正負(fù)極的電壓范圍(V)，C+和C-為正負(fù)極的比容量C(F·g-1)，m+和m-為正負(fù)極的質(zhì)量(g)。然后通過(guò)正負(fù)極質(zhì)量總和來(lái)計(jì)算器件的比容量，進(jìn)而根據(jù)公式(3)和(4)計(jì)算出器件的能量密度E(Wh·kg-1)和功率密度P(W·kg-1)：

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)構(gòu)與形貌表征

圖1顯示的是納米花狀NiCoP/NF復(fù)合電極材料的合成示意圖。首先，不添加任何的沉淀劑和黏結(jié)劑的條件下，利用水熱過(guò)程中硝酸根離子和無(wú)水乙醇反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧根離子和鎳離子、鈷離子進(jìn)行反應(yīng)，在泡沫鎳表面原位合成納米花狀前驅(qū)體NiCo-Pre(Ni1-xCox(OH)2)，之后經(jīng)低溫磷化將該前驅(qū)體轉(zhuǎn)化為NiCoP復(fù)合電極材料。

圖1 NiCoP/NF復(fù)合電極材料的合成示意圖Fig.1 Schematic diagram of the formation of NiCoP/NF composite electrode material

圖2所示為NiCo-Pre/NF和NiCoP/NF復(fù)合電極材料的XRD圖(2θ=20°～80°)。從圖中可以看出，2θ=33.0°、38.5°、59.0°和62.7°處的4個(gè)衍射峰與氫氧化鎳標(biāo)準(zhǔn)卡片(PDF No.14-0117)的(100)、(101)、(110)、(111)晶面對(duì)應(yīng)，2θ=40.9°、44.9°、47.5°和54.4°處的4個(gè)衍射峰與NiCoP標(biāo)準(zhǔn)卡片(PDF No.71-2336)的(111)、(201)、(210)、(300)晶面對(duì)應(yīng)，說(shuō)明了鈷元素在水熱過(guò)程中摻雜在氫氧化鎳中，同時(shí)驗(yàn)證了無(wú)需沉淀劑可以合成NiCoP/NF。另外，2θ=44.9°、52.1°和76.6°處的3個(gè)強(qiáng)衍射峰與泡沫鎳標(biāo)準(zhǔn)卡片(PDF No.70-1849)的(111)、(200)和(220)晶面對(duì)應(yīng)。因此，我們可以總結(jié)出水熱反應(yīng)和低溫磷化反應(yīng)過(guò)程的機(jī)理：

圖2 NiCo-Pre/NF和NiCoP/NF復(fù)合電極材料的XRD圖Fig.2 XRD patterns of NiCo-Pre/NF and NiCoP/NF composite electrode materials

圖3a～3e是NiCoP/NF復(fù)合電極材料的SEM圖，可以看出，復(fù)合材料中鈷元素比例較低(2∶1，Ni2/3Co1/3P/NF)時(shí)樣品為大的顆粒狀和少數(shù)的納米棒狀，隨著鈷元素比例的提高(1∶1、1∶2，Ni1/2Co1/2P/NF和Ni1/3Co2/3P/NF)，生長(zhǎng)出更多的針狀、片狀結(jié)構(gòu)，并自組裝形成花狀，且尺寸較小，片狀更薄，有效地增大電極材料與電解質(zhì)的接觸面積，加快電子的傳輸，從而提高電化學(xué)性能。通過(guò)調(diào)節(jié)不同水熱時(shí)間探究納米花狀復(fù)合材料Ni1/2Co1/2P/NF的生長(zhǎng)過(guò)程，由圖4a可以看出，當(dāng)水熱時(shí)間較短(2 h)時(shí)，樣品為顆粒狀形貌，隨著時(shí)間的增加，開(kāi)始出現(xiàn)納米片形貌(圖4b)。當(dāng)水熱反應(yīng)時(shí)間繼續(xù)增加(10 h)時(shí)，Ni1/2Co1/2P復(fù)合材料自組裝形成大量的納米花狀結(jié)構(gòu)。形核長(zhǎng)大成為顆?！w粒形成納米片→納米片自組裝形成納米花，顯示了自下而上納米結(jié)構(gòu)的形成。為了降低表面能，顆粒成片、納米片之間連接在一起通過(guò)自組裝過(guò)程形成納米花狀結(jié)構(gòu)。

圖3 復(fù)合電極材料的SEM圖Fig.3 SEM images of composite electrode material

圖4 水熱處理(a)2 h和(b)6 h制備的Ni1/2Co1/2P/NF復(fù)合電極材料的SEM圖Fig.4 SEM images of Ni1/2Co1/2P/NF hydrothermal treated for(a)2 h and(b)6 h

納米花狀復(fù)合電極材料Ni1/2Co1/2P/NF的微觀(guān)結(jié)構(gòu)如圖5所示。從圖5a中可以觀(guān)察到復(fù)合電極材料為超薄的納米片結(jié)構(gòu)，與SEM結(jié)果一致。從圖5b中可以觀(guān)察到清晰的晶格條紋，0.22和0.20 nm晶格條紋間距對(duì)應(yīng)NiCoP(PDF No.71-2336)的(111)和(201)晶面。圖5c～5f為納米花狀復(fù)合電極材料Ni1/2Co1/2P/NF中Ni、Co和P三種元素的面分布圖像，可以看出納米片中Ni、Co和P三種元素均勻分布。進(jìn)一步證明在不添加沉淀劑條件下，通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱和低溫磷化兩步法，成功制備出納米花狀Ni1/2Co1/2P/NF復(fù)合電極材料。

圖5 Ni1/2Co1/2P/NF復(fù)合電極材料的(a)TEM圖、(b)HRTEM圖和(c～f)元素面分布圖Fig.5 (a)TEM image,(b)HRTEM image and(c～f)element mappings of Ni1/2Co1/2P/NF composite electrode material

納米花狀復(fù)合電極材料Ni1/2Co1/2P/NF的元素組成和化學(xué)價(jià)態(tài)表征如圖6中XPS譜圖所示。圖6a為0～1 200 eV范圍內(nèi)的全譜圖，可以看出Ni1/2Co1/2P/NF電極材料含有Ni、Co和P三種元素。圖6b為Ni2p的Ni2p3/2、Ni2p1/2峰及其相應(yīng)的衛(wèi)星峰，其中856.7和874.7 eV處為Ni3+的特征峰，852.8和870.0 eV處為Ni2+的特征峰。圖 6c為 Co2p的 Co2p3/2、Co2p1/2峰及其相應(yīng)的衛(wèi)星峰，其中781.8和798.0 eV處為Co2+的特征峰，778.4和793.8 eV處為Co3+的特征峰，而位于785.6、802.9 eV處的2個(gè)衛(wèi)星峰較低，表明在水熱過(guò)程中部分Co2+轉(zhuǎn)變?yōu)镃o3+。圖6d為P2p的XPS能譜圖，可以觀(guān)察到129.5和134.3 eV處的2個(gè)主峰，其中129.5 eV處為形成的金屬磷化物中Pδ-的特征峰，134.3 eV處為PO43-的特征峰，主要是由于樣品在空氣中被氧化。

圖6 Ni1/2Co1/2P/NF復(fù)合電極材料的(a)XPS全譜及(b)Ni2p、(c)Co2p和(d)P2p的高分辨XPS譜圖Fig.6 (a)XPS full spectra and high-resolution XPS spectra of(b)Ni2p,(c)Co2p and(d)P2p for Ni1/2Co1/2P/NF composite electrode material

2.2 電化學(xué)性能表征

圖7a為制備的復(fù)合電極材料在電壓窗口為0～0.5 V、掃描速率為10 mV·s-1的循環(huán)伏安(CV)曲線(xiàn)圖。如圖所示，復(fù)合電極材料Ni1/2Co1/2P/NF的CV曲線(xiàn)面積最大，具有最高的比容量，并且3種電極材料的CV曲線(xiàn)均具有1對(duì)寬的氧化還原峰，主要是Co2+/Co3+和Ni2+/Ni3+之間發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，對(duì)應(yīng)于以下反應(yīng)式[20-22]：

圖7 復(fù)合電極材料(a)在10 mV·s-1時(shí)的CV曲線(xiàn)、(b)1 A·g-1下的GCD曲線(xiàn)、(e)不同電流密度下的比容量值和(f、g)EIS曲線(xiàn);Ni1/2Co1/2P/NF復(fù)合電極材料在不同掃速下的(c)CV曲線(xiàn)、(d)不同電流密度下的GCD曲線(xiàn)和(h)10 A·g-1電流密度下循環(huán)3 000次后的電容保持率Fig.7 (a)CV curves at 10 mV·s-1,(b)GCD curves at 1 A·g-1,(e)specific capacitance versus various current and(f,g)EIS curves for composite electrode materials;(c)CV curves at different scan rates,(d)GCD curves at different current densities and(h)capacitance retention after 3 000 cycles at a current density of 10 A·g-1 for Ni1/2Co1/2P/NF composite electrode material

圖7b為復(fù)合電極材料在電壓窗口為0～0.45 V、電流密度為1 A·g-1的恒流充放電(GCD)曲線(xiàn)圖，該圖表明其具有明顯的充放電平臺(tái)，顯示為典型的贗電容材料，并且Ni1/2Co1/2P/NF放電時(shí)間最長(zhǎng)，表明其具有最優(yōu)的比容量，與CV結(jié)果一致。圖7c為Ni1/2Co1/2P/NF電極材料在不同掃描速率下的CV曲線(xiàn)圖，隨著掃描速率的增大，陽(yáng)極峰和陰極峰分別向電勢(shì)更高及更低的方向移動(dòng)，主要是由于隨著掃速的增大，電極材料的內(nèi)阻增大。圖7d為Ni1/2Co1/2P/NF在不同電流密度下的GCD曲線(xiàn)圖，通過(guò)公式(1)計(jì)算得出，在1 A·g-1電流密度下，比容量高達(dá)1 276.36 F·g-1，在10 A·g-1高電流密度下，仍然有834.74 F·g-1的比容量，具有優(yōu)開(kāi)電化學(xué)性能。圖7e為Ni1/2Co1/2P/NF、Ni1/3Co2/3P/NF和Ni2/3Co1/3P/NF三種復(fù)合電極材料的比容量保持率圖，在10 A·g-1的電流密度下，比容量保持率分別為65.4%、32.7%和42.5%。同時(shí)，我們使用三電極裝置對(duì)復(fù)合電極材料的EIS進(jìn)行測(cè)試，表征離子在電極表面的遷移速率和電荷擴(kuò)散的傳輸動(dòng)力學(xué)，在開(kāi)路電勢(shì)下測(cè)試，頻率范圍為0.01～105Hz，如圖7f所示。在高頻區(qū)域與實(shí)軸的交點(diǎn)代表等效串聯(lián)電阻Rs，由活性材料的電阻、溶液電阻、集流體與活性材料的接觸電阻組成；高頻區(qū)的半圓直徑表示電荷轉(zhuǎn)移電阻Rct，這與電子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)有關(guān)；低頻區(qū)直線(xiàn)的斜率表示W(wǎng)arburg電阻Zw，這主要是氧化還原物質(zhì)擴(kuò)散到電解質(zhì)中引起的，其等效電路如圖7g插圖所示?？芍?，Ni1/2Co1/2P/NF、Ni1/3Co2/3P/NF和Ni2/3Co1/3P/NF三個(gè)電極的Rs分 別 為 0.36、0.38 和 0.39 Ω，而 且Ni1/2Co1/2P/NF在高頻區(qū)的半圓直徑最小且在低頻區(qū)的直線(xiàn)斜率最大，表明其具有較好的導(dǎo)電性以及Ni1/2Co1/2P與NF集流體之間具有良好的接觸。圖7h為Ni1/2Co1/2P/NF在10 A·g-1電流密度下經(jīng)過(guò)3 000次GCD循環(huán)后，比容量仍為初始比容量的78.23%。對(duì)比部分已發(fā)表的鎳基、鈷基磷化物、氧化物和硫化物電極材料可知(表1)，在低電流密度下，制備的Ni1/2Co1/2P/NF材料具有優(yōu)開(kāi)的比容量[17,23-26](在KOH電解質(zhì)中，三電極體系下測(cè)得的電化學(xué)性能)。

表1 不同鎳基、鈷基磷化物、氧化物和硫化物電極材料電化學(xué)性能的比較Table 1 Electrochemical performance of different nickel and cobalt-based phosphates,oxides and sulfides electrode materials

將Ni1/2Co1/2P/NF和AC/NF分別作為正極、負(fù)極電極材料，PVA/KOH凝膠電解質(zhì)作為電解質(zhì)組裝成Ni1/2Co1/2P/NF//AC/NF非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器。為確定電勢(shì)范圍，先在10 mV·s-1的掃速下分別測(cè)定Ni1/2Co1/2P/NF和AC/NF的電勢(shì)(圖8a)。根據(jù)AC/NF的CV曲線(xiàn)中的電勢(shì)范圍(-1～0 V)及Ni1/2Co1/2P/NF的CV曲線(xiàn)中的電勢(shì)范圍(0～0.5 V)，可將非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器的電勢(shì)范圍設(shè)定為0～1.5 V。保持電勢(shì)范圍不變的條件下改變掃速，得到非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器的CV曲線(xiàn)(圖8b)：隨著掃速的增大，其形狀基本保持一致，說(shuō)明材料具有穩(wěn)定、快速的電流響應(yīng)性。非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器的GCD曲線(xiàn)(圖8c)及不同電流密度下的比電量值(圖8d)結(jié)果表明：在1 A·g-1電流密度下，Ni1/2Co1/2P/NF//AC/NF 的比容量為 124.14 F·g-1(圖8c)，當(dāng)電流增大至10 A·g-1時(shí)，電容仍高達(dá)48.28 F·g-1。非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器的循環(huán)穩(wěn)定性通過(guò)GCD測(cè)試進(jìn)行分析，其在10 A·g-1電流密度下GCD循環(huán)2 000次后，電容量仍保持70.20%(圖8e)。非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器的功率密度與能量密度的關(guān)系如圖8f所示，當(dāng)功率密度為725 W·kg-1時(shí)，能量密度為36.25 Wh·kg-1；功率密度為 7 250.62 W·kg-1時(shí)，能量密度為14.10 Wh·kg-1。表2為該器件與已發(fā)表的鎳、鈷基電極材料和碳材料組裝的非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器的功率密度與能量密度的對(duì)比[27-31]，可知，Ni1/2Co1/2P/NF//AC/NF非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器具有更高的能量密度和功率密度，表明其作為超級(jí)電容器的電極材料具有良好的應(yīng)用前景。

圖8 AC/NF及Ni1/2Co1/2P/NF電極材料(a)在10 mV·s-1的掃速下的CV曲線(xiàn);非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器Ni1/2Co1/2P/NF//AC/NF的(b)CV曲線(xiàn)、(c)GCD曲線(xiàn)、(d)不同電流密度下的比容量值和(e)在10 A·g-1電流密度下循環(huán)2 000次后的電容保持率;(f)不同材料的拉貢圖Fig.8 (a)CV curves of the AC/NF and Ni1/2Co1/2P/NF electrodes tested at a scan rate of 10 mV·s-1;(b)CV curves,(c)GCD curves,(d)specific capacitance versus various current densities,(e)capacitance retention after 2 000 cycles at 10 A·g-1 for Ni1/2Co1/2P/NF//AC/NF asymmetric capacitor;(f)Ragone plots comparing Ni1/2Co1/2P/NF//AC/NF with other materials

表2 不同器件的能量密度和功率密度的對(duì)比Table 2 Comparison of the energy density and power density in various devices

3 結(jié) 論

主要利用水熱法和低溫磷化兩步法，在不添加額外沉淀劑的條件下，在泡沫鎳上成功制備出三維納米花狀NiCoP復(fù)合電極，并研究了鎳、鈷元素物質(zhì)的量之比對(duì)NiCoP復(fù)合電極材料的形貌和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，物質(zhì)的量之比1∶1時(shí)，在1 A·g-1的電流密度下，Ni1/2Co1/2P的比容量高達(dá)1 276.36 F·g-1，在電流密度為10 A·g-1下經(jīng)過(guò)3 000次充放電循環(huán)后，比容量仍然保持78.23%。最后將Ni1/2Co1/2P/NF和AC/NF分別作為正極、負(fù)極電極材料，PVA/KOH凝膠電解質(zhì)作為電解液組裝成Ni1/2Co1/2P/NF//AC/NF非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器，在1 A·g-1電流密度下，Ni1/2Co1/2P/NF//AC/NF的比容量值為124.14 F·g-1，當(dāng)功率密度為725 W·kg-1時(shí)，能量密度高達(dá) 36.25 Wh·kg-1，同時(shí)在 10 A·g-1電流密度下循環(huán)2 000次后，比容量仍然保持70.20%，表明了Ni1/2Co1/2P/NF作為超級(jí)電容器的電極材料具有良好的電化學(xué)性能和較大的應(yīng)用前景。